Proyectos finales de Ingenierías I semestre 2022 by Universidad del Norte Colombia

CUERPO DIRECTIVO BOARDS OF DIRECTORS

Julián Arellana Decano / Dean Amparo Camacho Directora Académica / Academic Director Luis Fuentes Director de Posgrados e Investigaciones / Research and Graduate Programs Director Directores de Departamento / Chairs Carlos Arteta: Ingeniería Civil y Ambiental / Civil and Environmental Engineering Elías Niño: Ingeniería de Sistemas y Computación / Systems Engineering Adriana Arango: Ingeniería Eléctrica y Electrónica / Electrical and Electronics Engineering Gina Galindo: Ingeniería Industrial / Industrial Engineering Antonio Bula: Ingeniería Mecánica / Mechanical Engineering Reservados todos los derechos © Universidad del Norte Apartado Aéreo 1569 http://www.uninorte.edu.co Barranquilla (Colombia) Copyright © Universidad del Norte Apartado Aereo 1569 http://www.uninorte.edu.co Barranquilla (Colombia)

ÍNDICE INDEX

Prefacio ............................................................................................... Preface

Ingeniería Civil .................................................................................. Civil Engineering

Ingeniería de Sistemas y Computación ................................. Systems Engineer

Ingeniería Eléctrica ......................................................................... Electric Engineering

Ingeniería Electrónica ................................................................... Electronic Engineering

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Ingeniería Industrial ....................................................................... Industrial Engineering

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Ingeniería Mecánica ....................................................................... Mechanical Engineering

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PREFACIO Me complace presentar a la comunidad académica los proyectos de pregrado de los 6 programas de Ingenierías que fueron realizados durante el primer semestre de 2022. Estos trabajos evidencian la pertinencia académica de nuestros programas de pregrado, y su alineación con las problemáticas locales, regionales, nacionales e internacionales. Además, son fruto de un arduo esfuerzo por parte de nuestros estudiantes, resaltando sus fortalezas técnicas junto con su potencial de innovación, creatividad, vinculación con la industria, y compromiso social. Por último, quisiera reconocer el gran trabajo de nuestra planta profesoral, quienes han guiado, apoyado y estimulado el trabajo de los estudiantes, y han forjado las competencias técnicas y personales que se ven reflejadas en la calidad de los trabajos que este documento contiene. Cordialmente, Julián Arellana Decano de Ingenierías Universidad del Norte

PREFACE I am pleased to present to the academic community the Capstone Design Projects of the six Engineering programs developed during the first semester of 2022. These works highlight the relevance of our undergraduate programs and their alignment with local, regional, national and international issues. Also, they result from an arduous effort of our students, highlighting their technical strengths and their potential for innovation, reativity, linkage with industry, and social commitment. Finally, I would like to acknowledge the excellent work of our faculty, who have guided, supported and stimulated the students’ work, and have forged the technical and personal competencies embedded in the quality of the work in this document. Sincerely, Julian Arellana Dean of Engineering Universidad del Norte

ÍNDICE INDEX

EDIFICIO MARIO SANTO DOMINGO

PROYECTO 1 Sistema estructural basado en muros de carga para el edificio de ciencias e idiomas Mario Santo Domingo Structural system based on load-bearing walls for the Mario Santo Domingo science and language building

PROYECTO 2 Diseño edificio mario santo domingo - Sistema estructural de pórticos y Muros estructurales Design of mario santo domingo building - structural system of frames and structural walls

PROYECTO 3 Análisis y diseño estructural del edificio mario santo domingo Analysis and structural design of mario santo domingo building

PROYECTO 4 Diseño estructural del edificio mario santo domingo Structural design of the mario santo domingo building

Diseño de infraestructura vial sostenible conexión conjunto residencial felicidad ciudad camelot en el municipio de Soledad, atlántico Sustainable road infrastructure design connection residential complex felicidad ciudad camelot in the municipality of soledad, atlantico

Diseño de infraestructura vial sostenible del tramo comprendido por la carrera 9a entre la calle 14 y la carrera 3 del municipio de puerto colombia – atlántico Sustainable road infrastructure design of the section comprised by carrera 9a between calle 14 and carrera 3 in the municipality of puerto colombia – atlántico

Diseño de infraestructura vial sostenible para un tramo de vía en la calle 75 aledaña a los barrios los almendros y los cerezos en el municipio de soledad - atlántico Sustainable road infrastructure design for a section of 75th street near to los almendros and los cerezos neighborhoods in the municipality of soledad - atlántico

Diseño de infraestructura vial sostenible para el acceso a urbanización villa zuldany en la ciudad de cartagena Design of sustainable road infrastructure for the access to villa zuldany urbanization in the city of cartagena

Proyecto vial el carmen de bolívar-arroyo grande Highway project el carmen de bolívar-arroyo grande

Prolongación de la ruta 80 entra el carmen de bolívar a chinulito Extension of route 80 between el carmen de bolivar to chinulito

Proyecto vial chivolo-pivijay, magdalena Road project chivolo-pivijay, magdalena

Proyecto vial chorrera – tomarrazón Vial project chorrera – tomarrazón

Diseño del proyecto vial de la transversal de la hermandad, que conecta los municipios de fundación y salamina en el departamento del magdalena Design of the road project called transversal de la hermandad, which connects the municipalities of fundación and salamina in the department of magdalena

Vía transversal interdepartamental la hermandad entre los municipios de salamina, magdalena y sabanalarga, atlántico Transversal interdepartmental road the brotherhood between the municipalities of salamina, magdalena and sabanalarga, atlántico

Estudios hidráulicos e hidrológicos para el análisis de amenaza de inundación en la universidad del norte Hydrological and hydraulic studies for the analysis on flooding risk at universidad del norte

Diseño de alternativas hidráulicas para la mitigación del riesgo de inundación en la Universidad del Norte Design of hydraulic alternatives for flood risk mitigation at Universidad Del Norte

Sistema de tratamiento y disposición de agua para los resguardos trupiogacho y cerrodeo en la Guajira, Colombia Water treatment and disposal system for the trupiogacho and cerrodeo reservations in la Guajira, Colombia

Solución integral para el suministro de agua potable en las poblaciones de cerrodeo y trupiogacho en la Guajira Colombiana Integral solution for the supply of drinking water in the towns of cerrodeo and trupiogacho in la Guajira, Colombia

Diseño de un sistema integral de abastecimiento de agua potable para los resguardos indígenas de cerrodeo y trupiogacho, la Guajira Design of an integral drinking water supply system for cerrodeo’s and trupiogacho’s indigenous reserves, la Guajira

EDIFICIO MARIO SANTO DOMINGO 10

AUTORES Andrés Andrade Paredis Sebastián Bertel Ibarra Ana Prasca Atencia Víctor Sepulveda Almarales TUTOR Carlos Arteta Torrents

PROYECTO 1 - INGENIERÍA CIVIL

SISTEMA ESTRUCTURAL BASADO EN MUROS DE CARGA PARA EL EDIFICIO DE CIENCIAS E IDIOMAS MARIO SANTO DOMINGO El edificio Mario Santo domingo se encuentra ubicado en el kilómetro 5 vía Puerto Colombia dentro de las instalaciones de la Universidad del Norte. Este edificio pretende suplir la necesidad aumentar la planta física de dicha universidad. El sistema constructivo de la propuesta se basa en muros de carga resistentes a momento con capacidad de resistir la carga axial demandada por el uso y constitución del edificio, además de un pórtico no resistente a momento pero que es capaz de transmitir cargas hacia la cimentación. El sistema se diseñó para una capacidad moderada de disipación de energía DMO, y suponiendo una zona de amenaza sísmica intermedia, usando los datos de coeficiente que representa la aceleración y velocidad horizontal pico efectiva correspondientes a la ciudad de Santa Marta. Para el análisis de la carga sísmica, se calculó el peso sísmico de todos los elementos de la estructura y las fuerzas horizontales que serían provocadas por un eventual sismo y se determinó que la estructura es capaz de disipar un 7,8% de su peso. En total la estructura requiere un total de 520000 kg de acero y 4545,14 m3 de concreto.

EDIFICIO MARIO SANTO DOMINGO

PROYECTO 1 - INGENIERÍA CIVIL

STRUCTURAL SYSTEM BASED ON LOADBEARING WALLS FOR THE MARIO SANTO DOMINGO SCIENCE AND LANGUAGE BUILDING The Mario Santo Domingo building is located at kilometer 5 via Puerto Colombia within the facilities of the Universidad del Norte. This building aims to meet the need to increase the physical plant of said university. The construction system of the proposal is based on moment-resistant load-bearing walls with the capacity to resist the axial load demanded by the use and constitution of the building, in addition to a non-moment-resistant frame that is capable of transmitting loads to the foundation. The system was designed for a moderate DMO energy dissipation capacity, and assuming an intermediate seismic hazard zone, using the coefficient data that represents the acceleration and effective peak horizontal velocity corresponding to the city of Santa Marta. For the analysis of the seismic load, the seismic weight of all the elements of the structure and the horizontal forces that would be caused by an eventual earthquake were calculated, and it was determined that the structure is capable of dissipating 7.8% of its weight. In total, the structure requires a total of 520000 kg of steel and 4545,14 m3 of concrete.

AUTHORS Andrés Andrade Paredis Sebastián Bertel Ibarra Ana Prasca Atencia Víctor Sepulveda Almarales ADVISOR Carlos Arteta Torrents

EDIFICIO MARIO SANTO DOMINGO 12

AUTORES Antonio Almazo Gutiérrez Alejandro Corredor Cortés John Díaz Sarmiento Yeimison González Puerta TUTOR Carlos Arteta Torrents

PROYECTO 2 - INGENIERÍA CIVIL

DISEÑO EDIFICIO MARIO SANTO DOMINGO - SISTEMA ESTRUCTURAL DE PÓRTICOS Y MUROS ESTRUCTURALES El proyecto Edificio Mario Santo Domingo surge como respuesta a la necesidad que presenta la universidad del Norte en cuanto a espacios académicos e institucionales. Este edificio cuenta con alrededor de 11.000 m^2 en planta y 11 niveles, posee espacios amplios, varios y ergonómicos que brindan una experiencia óptima a sus ocupantes. Con el fin de optimizar los costos financieros y ambientales se escogió como sistema estructural, una combinación entre pórticos y muros estructurales. Esta configuración permite al edificio tener un excelente desempeño sísmico. Además, se propuso como sistema de entrepiso una de losa aligerada: una de las opciones más óptimas en cuanto a cantidad de concreto y acero utilizado en su proceso constructivo. Todos los componentes estructurales se diseñaron con el objetivo de cumplir todas las provisiones descritas en la NSR-10 para estructuras con capacidad moderada de disipación de energía, tal como lo demanda la zona de amenaza sísmica de la ciudad de Santa Marta, lugar de ubicación del proyecto. Debido a las limitaciones correspondientes a las disposiciones arquitectónicas se buscó plantear de manera inteligente la disposición de los muros estructurales con el objetivo de no generar efectos torsionales en la edificación. En la modelación matemática se pudo ver reflejado los resultados esperados, con un buen comportamiento sísmico de la estructura. Además, se obtuvieron costos óptimos en comparación a los sistemas estructurales pospuestos en las diferentes alternativas de este proyecto.

EDIFICIO MARIO SANTO DOMINGO

PROYECTO 2 - INGENIERÍA CIVIL

DESIGN OF MARIO SANTO DOMINGO BUILDING - STRUCTURAL SYSTEM OF FRAMES AND STRUCTURAL WALLS The Mario Santo Domingo Building project arose as a response to the needs of the Universidad del Norte in terms of academic and institutional spaces. This building has a floor plan of 11,000 m^2 and 11 levels, with ample, diverse and ergonomic spaces that provide an optimal experience for its occupants. In order to optimize financial and environmental costs, a combination of porticos and structural walls was chosen as the structural system. This configuration allows the building to have excellent seismic performance. In addition, a lightened slab system was proposed as the mezzanine system: one of the most optimal options in terms of the amount of concrete and steel used in the construction process. All structural components were designed with the objective of complying with all the provisions described in NSR-10 for structures with moderate energy dissipation capacity, as required by the seismic hazard zone of the city of Santa Marta, where the project is located. Due to the limitations corresponding to the architectural arrangements, the layout of the structural walls was intelligently planned in order to avoid torsional effects in the building. The mathematical modeling showed the expected results, with a good seismic behavior of the structure. In addition, optimal costs were obtained in comparison to the structural systems postponed in the different alternatives of this project.

AUTHORS Antonio Almazo Gutiérrez Alejandro Corredor Cortés John Díaz Sarmiento Yeimison González Puerta ADVISOR Carlos Arteta Torrents

EDIFICIO MARIO SANTO DOMINGO 14

AUTORES Carlos Jiménez Ubarnes Rafael Pérez Paternina Daniela Quiroz Peña Joan Tellez Portillo TUTOR Carlos Arteta Torrents

PROYECTO 3 - INGENIERÍA CIVIL

ANÁLISIS Y DISEÑO ESTRUCTURAL DEL EDIFICIO MARIO SANTO DOMINGO La oficina de financiamiento estudiantil registro en el segundo semestre del año 2021 un incremento de 1.563 estudiantes de primer ingreso en la Universidad del Norte. Debido a este constante crecimiento en la población estudiantil, y a la falta de una instalación para el departamento de ciencias e idiomas, fue necesaria la creación de nuevas alternativas que suplieran la demanda de espacios académicos e institucionales. Así fue como surgió el proyecto del Edificio Mario Santo Domingo, una construcción que incluiría 10.711 m2 repartidos en 11 pisos, que albergan aulas, laboratorios de Ciencias Básicas, Idiomas, Geología, y Comunicación Social. El proyecto se ubicó en la ciudad Santa Marta, una zona con riesgo sísmico intermedio según el reglamento NSR-10. Es necesario implementar un sistema estructural que permita resistir eventos sísmicos de alta frecuencia durante el periodo de vida útil de la estructura, no obstante, también se debe garantizar la resistencia en el caso de un evento sísmico extremo. La filosofía de diseño sismorresistente se fundamenta en propiciar la disipación de energía en el rango inelástico de deformación de los elementos, es necesario evitar fallas frágiles por confinamiento y cortante debido a su naturaleza quebradiza, por lo general este tipo de fallas se caracterizan por presentar poca deformación plástica, y esto resulta en una falla repentina del elemento, que expone la seguridad de los usuarios. Así fue como se propuso un sistema estructural combinado, el cual consta de dos infraestructuras principales, un pórtico resistente a cargas gravitaciones, y un conjunto de muros resistentes a carga horizontales. La mayor problemática del sistema estructural resulto en el cumplimiento de las derivas, el cambio hipotético de ubicación resulto en mayores desplazamientos laterales del sistema de piso, aun así, se consiguió un diseño optimo y apegado a la filosofía de diseño sismorresistente de la NSR-10.

EDIFICIO MARIO SANTO DOMINGO

PROYECTO 3 - INGENIERÍA CIVIL 15

ANALYSIS AND STRUCTURAL DESIGN OF MARIO SANTO DOMINGO BUILDING The student finance office recorded in the second semester of 2021 an increase of 1,563 first-time students in the 27 undergraduate programs offered by the University. Due to this constant growth in the student population, and the lack of a facility for the department of sciences and languages, it was necessary to create new alternatives to achieve the demand for academic and institutional spaces within the University. The Mario Santo Domingo Building project is the solution, a construction that would include 10,711 m2 spread over 11 floors, housing classrooms, laboratories for Basic Sciences, Languages, Geology, Education, Archeology, and Social Communication. The project is located in Santa Marta, an area with intermediate seismic risk according to the Colombian regulation NSR-10. For this reason, it is necessary to implement a structural system that allows resisting high-frequency seismic events during the lifetime of the structure. However, it is required to guarantee resistance in the case of an extreme seismic event. The structure must have a certain degree of ductility. The philosophy of seismic-resistant design is based on promoting energy dissipation in the inelastic range of deformation of the elements. It is necessary to avoid failures of confinement and shear due to their brittle nature. These types of failures present low plastic deformation, and this result in a sudden fail of the element, which exposes the safety of the users. Thus, a combined structural system was proposed, which consists of two main infrastructures, a portico resistant to gravity loads, and a set of walls resistant to horizontal loads. The main problem of the structural system was the compliance of the drifts, because the hypothetical change of location resulted in an increase of lateral displacements in the floor system, even so, an optimal design was achieved, according to the seismic-resistant design philosophy in the NSR-10.

AUTHORS Carlos Jiménez Ubarnes Rafael Pérez Paternina Daniela Quiroz Peña Joan Tellez Portillo ADVISOR Carlos Arteta Torrents

EDIFICIO MARIO SANTO DOMINGO 16

AUTORES Roy De La Hoz Ballesteros, Jorge Torres Pabón Diego Villalba Pretelt TUTOR Carlos Arteta Torrents

PROYECTO 4 - INGENIERÍA CIVIL

DISEÑO ESTRUCTURAL DEL EDIFICIO MARIO SANTO DOMINGO La apertura de nuevos programas académicos, además del natural aumento en la tasa de nuevos estudiantes ha generado una creciente demanda de espacios educativos dentro de la Universidad del Norte. Con el objetivo de satisfacer dicha demanda, se ha propuesto el diseño estructural de un edificio de tipo educativo que tenga la capacidad de albergar variedad de salones de clase, laboratorios, salas de usuario y oficinas; de tal manera que la demanda expuesta anteriormente quede cubierta. El edificio Mario Santo Domingo es una estructura que cuenta con nueve pisos, un sótano y un semisótano. Este edificio está diseñado para estar ubicado en la ciudad de Santa Marta, la cual según la NSR 10, es una zona de amenaza sísmica intermedia. Esto implica que la mínima capacidad de disipación de energía permitida en el diseño del sistema sea moderada (DMO). Para el diseño de la estructura se requiere la implementación de un sistema de losa maciza en una dirección, como también de un sistema de pórticos resistentes a momentos, cargas gravitacionales y fuerzas sísmicas. Debido a esto, fue necesario introducir una línea de columnas adicional a las presentes en los planos arquitectónicos, además de incrementar las dimensiones de las mismas. Con la realización de este proyecto se obtiene el diseño estructural del edificio en cuestión que permitirá dar continuación a la siguiente fase en el proceso constructivo que culminará con la habilitación de la estructura al personal académico.

EDIFICIO MARIO SANTO DOMINGO

PROYECTO 4 - INGENIERÍA CIVIL 17

STRUCTURAL DESIGN OF THE MARIO SANTO DOMINGO BUILDING The opening of new academic programs, in addition to the natural increase in the rate of new students, has generated a growing demand for educational spaces in the Universidad del Norte. In order to meet this demand, the structural design of an educational building has been proposed that has the capacity to house a variety of classrooms, laboratories, user rooms and offices; in such a way that the demand set forth above is covered. The Mario Santo Domingo building is a structure that has nine floors, a basement and a semi-basement. This building is designed to be located in the city of Santa Marta, which according to NSR 10, is an intermediate seismic hazard zone. This implies that the minimum power dissipation capacity allowed in the system design is moderate (DMO). For the design of the structure, the implementation of a solid slab system in one direction is required, as well as a system of frames resistant to moments, gravitational loads and seismic forces. Due to this, it was necessary to introduce an additional line of columns to those present in the architectural plans, in addition to increasing their dimensions. With the completion of this project, the structural design of the building in question is obtained, which will allow the continuation of the next phase in the construction process that will culminate in the enabling of the structure for academic staff.

AUTHORS Roy De La Hoz Ballesteros, Jorge Torres Pabón Diego Villalba Pretelt ADVISOR Carlos Arteta Torrents

INGENIERÍA CIVIL 18

AUTORES Melissa Acosta Moreno Daniel Amador Agamez Aura Amador Mercado David Barraza Madariaga Carelis Bedoya Quintero TUTOR Gilberto Martinez Arguelles

DISEÑO DE INFRAESTRUCTURA VIAL SOSTENIBLE CONEXIÓN CONJUNTO RESIDENCIAL FELICIDAD – CIUDAD CAMELOT EN EL MUNICIPIO DE SOLEDAD, ATLÁNTICO La infraestructura vial es determinante para el desarrollo económico y social de una comunidad. De ahí que, dentro de los sectores priorizados para la planificación territorial de Soledad se encuentre el transporte, donde se espera a través del mejoramiento de la infraestructura vial promover el desarrollo conjunto de la comunidad. Bajo esta premisa, por medio del presente proyecto se ofrece una solución a la inconformidad de los habitantes del barrio Ciudad Camelot referente a la falta de pavimentación de las vías, y la ausencia de andenes y zonas de parqueo, problema que restringe la movilidad en la zona, al tiempo que condiciona la accidentabilidad. Así pues, dentro del alcance del proyecto se incluye el diseño estructural de dos tramos viales de 760 y 190 m, como el diseño de andenes y zonas de parqueo. Es preciso anotar que, el proyecto también busca aportar un componente ambiental, involucrando la sostenibilidad por medio de la incorporación de materiales reciclables en tres alternativas de estructura de pavimento, dos rígidos y uno flexible. Por consiguiente, la elección de la alternativa de diseño de los tramos viales, además de sustentarse en un análisis técnico-económico, evaluará el impacto ambiental generado por las actividades que competen cada alternativa. En función de lo anterior, tras una evaluación integral, se encontró que la mejor alternativa era la estructura de pavimento rígido conformada por una capa de concreto con adición de arena de fundición residual como reemplazo del agregado, subbase granular y estabilización del primer tramo de la subrasante con RCM. Adicionalmente, a fin de presentar una solución completa en lo que respecta a infraestructura vial, en el informe se incluye junto a los sistemas de iluminación y señalización, el diseño de estructuras de drenaje. Finalmente, en torno al presupuesto y programación de la obra, se prevé que tendrá un valor de 2314 millones COP, y se ejecutará en seis meses.

CIVIL ENGINEERING

SUSTAINABLE ROAD INFRASTRUCTURE DESIGN CONNECTION RESIDENTIAL COMPLEX FELICIDAD - CIUDAD CAMELOT IN THE MUNICIPALITY OF SOLEDAD, ATLANTICO Road infrastructure is crucial for the economic and social development of a community. Hence, the sectors prioritized for the territorial planning of Soledad are transported, where it is expected through the improvement of the road infrastructure to promote the joint development of the community. Under this premise, this project offers a solution to the dissatisfaction of the inhabitants of the Ciudad Camelot neighborhood regarding the lack of paving of the tracks, and the absence of platforms and parking areas, a problem that restricts mobility in the area, while conditioning the accident. Thus, within the scope of the project is included the structural design of two road sections of 760 and 190 m, such as the design of platforms and parking areas. It should be noted that the project also seeks to provide an environmental component, involving sustainability through the incorporation of recyclable materials in three alternatives of pavement structure, two rigid and one flexible. Therefore, the choice of an alternative design of road sections, in addition to being based on a technical-economic analysis, will evaluate the environmental impact generated by the activities that compete with each alternative. Based on the above, after a comprehensive evaluation, it was found that the best alternative was the rigid pavement structure formed by a concrete layer with the addition of residual smelting sand as a replacement for the aggregate, granular subbase, and stabilization of the first section of the subfloor with RCM. In addition, to present a complete solution concerning road infrastructure, the design of drainage structures is included with the lighting and signaling systems. Finally, regarding the budget and programming of the work, it is expected to have a value of 2314 million COP and will be executed in six months.

AUTHORS Melissa Acosta Moreno Daniel Amador Agamez Aura Amador Mercado David Barraza Madariaga Carelis Bedoya Quintero ADVISOR Gilberto Martinez Arguelles

INGENIERÍA CIVIL 20

AUTORES Cristian Beleño Gamboa Juan Buitrago Ramírez Jesús Cárcamo Oviedo Kimberly Castro Cera Carlos Consuegra Villar TUTOR Gilberto Martinez Arguelles

DISEÑO DE INFRAESTRUCTURA VIAL SOSTENIBLE DEL TRAMO COMPRENDIDO POR LA CARRERA 9A ENTRE LA CALLE 14 Y LA CARRERA 3 DEL MUNICIPIO DE PUERTO COLOMBIA – ATLÁNTICO El proyecto se encuentra ubicado al sur del área rural de Puerto Colombia, cercano a diversos puntos de interés social y cultural para la comunidad. Actualmente, el terreno se encuentra en un estado de recebo muy contaminado y con una deficiente comunicación vial, en el cual en épocas de lluvia se generan empozamientos de agua. Este proyecto abarca el diseño de pavimento, andenes, parqueaderos y obras complementarias en 1037 metros lineales con el fin de satisfacer las necesidades de los locales. Para el diseño, se consideran temperaturas promedio de 30°C, precipitaciones promedio anuales de 900 mm, un nivel de tránsito NT2 para vehículos comerciales C2 y C3, un valor de CBR de 6,1% para suelos limo-arenosos y el uso de 4 alternativas de materiales sostenibles (fibras de polipropileno, fibras de acero de neumático reciclado, grano de caucho reciclado y pavimento asfáltico reciclado). Lo anterior, permitirá brindar un enfoque sostenible a la propuesta y reducir el impacto ambiental para el diseño de alternativas de pavimento flexible y rígido. Para el análisis ambiental, se tuvo en cuenta el uso analítico de la herramienta PaLATE 2.0 para identificar los gastos energéticos y la emisión de contaminantes de la alternativa. A partir de lo anterior y del análisis social y ambiental, se seleccionó el pavimento rígido con adición de fibra de polipropileno y con un espesor de concreto de 21 cm y de subbase granular de 20 cm como la opción de propuesta de diseño. Adicionalmente, se propone el uso de andenes de 1,2 m de ancho con bordillos de confinamiento, 3 parqueaderos de 1500 m2 y 66 plazas para automóviles, motocicletas, bicicletas y personas con movilidad reducida, bordillos anclados al pavimento, luminarias cada 40 metros y la instalación de 2 sumideros de rejilla cada 500 m.

CIVIL ENGINEERING

SUSTAINABLE ROAD INFRASTRUCTURE DESIGN OF THE SECTION COMPRISED BY CARRERA 9A BETWEEN CALLE 14 AND CARRERA 3 IN THE MUNICIPALITY OF PUERTO COLOMBIA – ATLÁNTICO The project is located in the south of the rural area of Puerto Colombia, close to various points of social and cultural interest for the community. At present, the land is in a highly polluted state of receipts and with poor road communication, in which rainy seasons generate water impoundments. This project covers the design of pavement, platforms, parking lots and complementary works in 1037 linear meters in order to meet the needs of the premises. For the design, average temperatures of 30°C, average annual rainfall of 900 mm, a traffic level NT2 for commercial vehicles C2 and C3, a CBR value of 6.1% for silt-sandy soils and the use of 4 sustainable material alternatives are considered (polypropylene fibres, recycled tyre steel fibres, recycled rubber grain and recycled asphalt pavement). This will provide a sustainable approach to the proposal and reduce the environmental impact for the design of flexible and rigid pavement alternatives. For the environmental analysis, the analytical use of the PaLATE 2.0 tool was taken into account to identify energy costs and pollutant emissions from the alternative. Based on the above and the social and environmental analysis, the rigid pavement with the addition of polypropylene fiber and with a concrete thickness of 21 cm and granular subbase of 20 cm was selected as the design proposal option. Additionally, it is proposed to use platforms 1.2 m wide with curbs confinement, 3 parking spaces of 1500 m2 and 66 seats for cars, motorcycles, bicycles, and people with reduced mobility, curbs anchored to the pavement, luminaires every 40 meters and installation of 2 grid sinks every 500 m.

AUTHORS Cristian Beleño Gamboa Juan Buitrago Ramírez Jesús Cárcamo Oviedo Kimberly Castro Cera Carlos Consuegra Villar ADVISOR Gilberto Martinez Arguelles

INGENIERÍA CIVIL 22

AUTORES Laura De La Hoz Moreno Mateo García Alvarado Jesús Imbreth Camacho Carlos Julio Angulo Eider Martínez Ruenes TUTOR Gilberto Martinez Arguelles

DISEÑO DE INFRAESTRUCTURA VIAL SOSTENIBLE PARA UN TRAMO DE VÍA EN LA CALLE 75 ALEDAÑA A LOS BARRIOS LOS ALMENDROS Y LOS CEREZOS EN EL MUNICIPIO DE SOLEDAD - ATLÁNTICO El proyecto consiste en el diseño de infraestructura vial para la calle 75 ubicada en cercanía a los barrios Los Almendros y Los Cerezos en el municipio de Soledad, Atlántico. Los principales problemas identificados debido a la falta de pavimentación incluyen dificultad para acceder a ciertos lugares en el sector, generando daños en los vehículos, accidentes y molestias en los habitantes al movilizarse, además, se incrementa la inseguridad y la posibilidad de contraer enfermedades debido a factores ambientales, así como por la acumulación de basuras. A partir de una revisión bibliográfica se determinaron los materiales sostenibles a ser empleados en los diseños considerando el contexto del proyecto, además, se tuvo en cuenta información secundaria obtenida acerca de estudios de suelo, tránsito, clima, entre otros aspectos importantes de la zona analizada. Se realizaron tres alternativas para pavimento rígido que incluyen un diseño convencional, uno con 50 % de reemplazo del agregado por RCA y otro con 20 % de inclusión de RAP respectivamente. Por otro lado, para pavimento flexible se diseñó una alternativa convencional y otra con adición de 19 % en peso de GCR. Las metodologías que se emplearon para los diseños fueron AASHTO 93 para pavimento rígido y flexible, y PCA para pavimento rígido. Por medio de un análisis de ciclo de vida (LCA), empleando la herramienta PaLATE, se determinaron los principales consumos, emisiones y residuos generados por los diferentes pavimentos, primando la importancia de la energía consumida y la emisión de CO2 durante la construcción inicial. Por otra parte, con el fin de realizar la evaluación económica se establecieron los presupuestos para cada una de las alternativas. A partir de un análisis DOFA se determina que la mejor alternativa a implementar es el pavimento rígido con 50 % de reemplazo del agregado por RCA. El proyecto incluye el diseño parqueaderos, andenes, drenaje, señalización e iluminación para todo el tramo de la vía.

CIVIL ENGINEERING

SUSTAINABLE ROAD INFRASTRUCTURE DESIGN FOR A SECTION OF 75TH STREET NEAR TO LOS ALMENDROS AND LOS CEREZOS NEIGHBORHOODS IN THE MUNICIPALITY OF SOLEDAD - ATLÁNTICO The project consists of the design of road infrastructure for 75th Street located near to Los Almendros and Los Cerezos neighborhoods in the municipality of Soledad, Atlántico. The main problems identified due to the lack of paving include difficulty in the access of certain places in the sector, causing damage to vehicles, accidents and inconvenience to the habitants when moving around, as well as increased insecurity and the possibility of contracting diseases due to environmental factors and the accumulation of garbage. Based on a bibliographic review, the sustainable materials to be used in the designs were determined considering the context of the project, and secondary information obtained from studies on soil, traffic, climate, among other important aspects of the analyzed area was also taken into account. Three alternatives were made for rigid pavement including a conventional design, one with 50% replacement of aggregate by RCA and another with 20% inclusion of RAP, respectively. On the other hand, for flexible pavement, a conventional alternative was designed and another with the addition of 19% by weight of GCR. The methodologies used for the designs were AASHTO 93 for rigid and flexible pavement, and PCA for rigid pavement. Trough the life cycle analysis (LCA) method, using the PaLATE tool, the main consumptions, emissions and waste generated by the different pavements were determined, giving priority to the importance of the energy consumed and CO2 emissions during initial construction. Furthermore, in order to carry out the economic evaluation, budgets were established for each of the alternatives. Based on a SWOT analysis, it was determined that the best alternative to implement is rigid pavement with 50% replacement of aggregate by RCA. The project includes the design of parking lots, sidewalks, drainage, signage and lighting for the entire stretch of road.

AUTHORS Laura De La Hoz Moreno Mateo García Alvarado Jesús Imbreth Camacho Carlos Julio Angulo Eider Martínez Ruenes ADVISOR Gilberto Martinez Arguelles

INGENIERÍA CIVIL 24

AUTORES Dylan Quintana Beleño Daniela Rangel Ruidiaz Duvays Rodríguez Villalobos Nathalie Rueda Barranco Natalia Sánchez Palomino TUTOR Gilberto Martinez Arguelles

DISEÑO DE INFRAESTRUCTURA VIAL SOSTENIBLE PARA EL ACCESO A URBANIZACIÓN VILLA ZULDANY EN LA CIUDAD DE CARTAGENA Villa Zuldany es uno de los barrios de la ciudad de Cartagena que se establecen en cercanías a la carretera de la Cordialidad. Actualmente no existen vías de acceso en esta zona, por lo cual sus habitantes no se pueden movilizar de manera eficiente y se sienten abandonados por el distrito. Por este motivo, en el presente proyecto se propone el diseño de varias alternativas de estructuras de pavimento flexible y pavimento rígido, entre las cuales se encuentran la incorporación de materiales reciclados como el RAP y el RCA. Dichos pavimentos se diseñaron mediante la metodología AASHTO-93 y PCA-84, no obstante, estas metodologías no tienen en cuenta el uso de materiales sostenibles. A través del Proceso de Jerarquía Analítico (AHP) en donde se evaluaban aspectos económicos, sociales y ambientales se determinó que la alternativa más sostenible es la que corresponde a la estructura de pavimento flexible compuesta por una base reciclada con 100 % RAP y emulsión en frío. Sin embargo, la implementación de material reciclado tiene como principal limitación la obtención de este, dado que es un residuo de procesos de rehabilitación y depende de la realización de este tipo de obras, además para este proyecto la información correspondiente al estudio de suelos y de tránsito se tomaron por fuentes secundarias. Así mismo, se propone el diseño y la ubicación de parqueaderos, andenes, drenajes y la respectiva señalización vial, brindando una solución a la problemática que cumple con los criterios de sostenibilidad.

CIVIL ENGINEERING

DESIGN OF SUSTAINABLE ROAD INFRASTRUCTURE FOR THE ACCESS TO VILLA ZULDANY URBANIZATION IN THE CITY OF CARTAGENA Villa Zuldany is one of the neighborhoods in the city of Cartagena that are located near the La Cordialidad highway. Currently, there are no access roads in this area, so its inhabitants are unable to mobilize efficiently and feel abandoned by the district. For this reason, this project proposes the design of multiple alternatives of flexible pavement and rigid pavement structures, which include the incorporation of recycled materials such as RAP and RCA. These pavements were designed using the AASHTO-93 and PCA-84 methodologies; however, these methodologies do not take into account the utilization of sustainable materials. Through the Analytical Hierarchy Process (AHP) where economic, social and environmental aspects were evaluated, it was determined that the most sustainable alternative is the one corresponding to the flexible pavement structure, composed of a recycled base with 100% RAP and cold emulsion. However, the implementation of recycled material has as its main limitation the procurement of this material, since it is a residue of rehabilitation processes and depends on the execution of this type of projects. In addition, for this project, the information related to the soil and traffic study were taken from secondary sources. Furthermore, the design and location of parking lots, sidewalks, drainage and the respective road signs are proposed, providing a solution to the problematic that complies with the sustainability criteria.

AUTHORS Dylan Quintana Beleño Daniela Rangel Ruidiaz Duvays Rodríguez Villalobos Nathalie Rueda Barranco Natalia Sánchez Palomino ADVISOR Gilberto Martinez Arguelles

INGENIERÍA CIVIL 26

AUTORES Freya Freyle Uriana William Numa Vidal Natalia Palmera Peñaloza Valentina Penso Álvarez TUTOR Victor Cantillo Maza

PROYECTO VIAL EL CARMEN DE BOLÍVARARROYO GRANDE El Carmen de Bolívar es uno de los municipios más importantes del departamento de Bolívar. Al igual que Arroyo Grande, corregimiento de María la Baja, su principal actividad económica es el comercio agroganadero. Teniendo en cuenta el mal estado de la infraestructura vial de estos municipios, se detectó que la problemática principal es la precaria movilidad y conectividad de la zona; la cual genera problemas socioeconómicos, ya que limita el transporte de materia prima dificultando el acceso a recursos de necesidad primaria. Por tal motivo se propone una vía rural de primer orden de una calzada con dos carriles en pavimento flexible para 20 años de servicio. Se espera un TPD de operación inicial (2028) de 2283 vehículos con 47% de vehículos pesados y se proyecta para el 2048 un TPD final de 6118 vehículos. La vía cuenta con una longitud de 56 km y con una velocidad de diseño entre 50 km/h y 70 km/h dada la particularidad de su terreno (Ondulado-Montañoso). Se menciona que para los cruces con las Troncales 25 y 90 se proponen intersecciones de tipo glorieta. Además, se resalta que el proyecto cuenta con una red de drenaje de aguas lluvias y dos tipos de pavimento que varían según la subrasante. El proyecto tendrá una duración proyectada de 4 años y un costo cercano a los $501.150.000.000 COP. Durante el diseño del proyecto se presentaron limitaciones relacionadas a su ubicación y al impacto socio-ambiental que genera el paso de un trazado vial por un cuerpo montañoso de gran importancia ambiental para el país como los Montes de María. Finalmente, se resalta que el proyecto ayudaría a reactivar la economía de la zona en términos de producción agrícola y turismo, debido a que será una extensión de la Ruta 80 y conectaría la Troncal 25 y la 90. Además, se mejoraría la conexión entre las zonas aledañas y brindando una nueva ruta hacia el puerto de Cartagena y facilitando el acceso a los Montes de María y el Golfo de Morrosquillo reduciendo los tiempos y costos de viaje.

CIVIL ENGINEERING 27

HIGHWAY PROJECT EL CARMEN DE BOLÍVARARROYO GRANDE El Carmen de Bolívar is one of the most important municipalities in the department of Bolívar. As well as Arroyo Grande, a district of María la Baja, its main economic activity is agricultural and livestock commerce. Considering the poor state of the road infrastructure in these municipalities, it was detected that the main problem is the precarious mobility and connectivity of the area; which generates socio economic problems, since it limits the transportation of raw materials, making access to basic necessities difficult. For this reason, a first class rural roadway with one carriageway and two lanes of flexible pavement is proposed for 20 years of service. An initial operating TPD (2028) of 2283 vehicles is expected, with 47% heavy vehicles, and a final TPD of 6118 vehicles is projected for 2048. The road has a length of 56 km and a design speed between 50 km/h and 70 km/h given the particularity of its terrain (undulating-mountainous). It is mentioned that roundabout type intersections are proposed for the intersections with Troncales 25 and 90. It is also noted that the project has a rainwater drainage network and two types of pavement that vary according to the subgrade. The project will have a projected duration of 4 years and a cost of approximately COP $501,150,000,000,000. During the design of the project, there were limitations related to its location and the socio-environmental impact generated by the construction of a highway through a mountainous area of main environmental importance for the country, such as the Montes de María. Finally, the project would help reactivate the area’s economy in terms of agricultural production and tourism, since it would be an extension of Route 80 and would connect Troncal 25 and 90. It would also improve the connection between neighboring areas and provide a new route to the port of Cartagena and facilitate access to the Montes de María and the Gulf of Morrosquillo, reducing travel times and costs.

AUTHORS Freya Freyle Uriana William Numa Vidal Natalia Palmera Peñaloza Valentina Penso Álvarez ADVISOR Victor Cantillo Maza

INGENIERÍA CIVIL 28

AUTORES Sebastián Curiel González Rubén De la Rosa Salcedo Carolina Fontalvo Fernández Daira Orozco Camargo TUTOR Victor Cantillo Maza

PROLONGACIÓN DE LA RUTA 80 ENTRA EL CARMEN DE BOLÍVAR A CHINULITO La ruta 80 es una transversal que comunica los departamentos de La Guajira, Cesar, Magdalena y Bolívar. Esta inicia en San Juan del Cesar y finaliza en El Carmen de Bolívar. La Ruta 80 comunica la parte norte del país de este a oeste, pero es notorio que hay que hacer recorridos extremadamente extensos desde el noreste a zonas turísticas del este como El Golfo de Morrosquillo y algunas playas del departamento de Sucre. Esto se debe a que no hay una buena accesibilidad en la zona, puesto que la Ruta se ve interrumpida en el departamento de Bolívar y no llega al departamento de Sucre. Para ello se propone la prolongación de la Ruta 80 entre El Carmen de Bolívar y Chinulito, Sucre. Teniendo en cuenta que la vía a diseñar corresponde a una de primer orden, se realizó un estudio de tránsito y se evidenció que el nivel de servicio de la vía será de tipo C, según el método de INVIAS. Por otro lado, con el método HCM se obtienen niveles de servicio A y B para la vía. También se presentará el debido análisis de riesgos e impactos, con el fin de conocer y evaluar como estos pueden afectar a la consecución de los objetivos del proyecto y de esta manera idear una buena gestión de riesgos. En resumen, la vía cuenta con una longitud de 43,8 km, una calzada de dos carriles de 3.65m. El diseño de la estructura de pavimento está compuesto por una capa de rodadura de 11cm, una base y subbase granular de 20cm cada una. La vía presenta dos intersecciones: una en “T” y una glorieta. En cuanto a las señalizaciones de tránsito, se presentan diferentes señales reglamentarias, preventivas y de información a lo largo de la vía, cumpliendo con lo especificado en el Manual de señalización Vial de 2015. En total, el presupuesto de la vía se encuentra en $224.428 mil millones de pesos y su duración de 37 meses de ejecución de la obra.

CIVIL ENGINEERING

EXTENSION OF ROUTE 80 BETWEEN EL CARMEN DE BOLIVAR TO CHINULITO Route 80 is a transversal road that connects the departments of La Guajira, Cesar, Magdalena and Bolivar. It starts in San Juan del Cesar and ends in El Carmen de Bolivar. Route 80 connects the northern part of the country from east to west, but it is notorious that it is necessary to make extremely long trips from the northeast to tourist areas in the east, such as the Gulf of Morrosquillo and some beaches in the department of Sucre. This is due to the fact that there is no good accessibility in the area, since the route is interrupted in the department of Bolivar and does not reach the department of Sucre. For this reason, it is proposed to extend Route 80 between El Carmen de Bolívar and Chinulito, Sucre. Taking into account that the road to be designed corresponds to a first order road, a traffic study was carried out and it was found that the level of service of the road will be of type C, according to the INVIAS method. On the other hand, with the HCM method, levels of service A and B are obtained for the road. A risk and impact analysis will also be presented, in order to know and evaluate how these can affect the achievement of the project objectives and thus devise a good risk management. In summary, the road has a length of 43.8 km, with a two-lane roadway of 3.65 m. The design of the pavement structure is based on the design of the pavement structure. The pavement structure design is composed of an 11cm wearing course, a base and granular subbase of 20cm each. The road has two intersections: a “T” intersection and a traffic circle. In terms of traffic signs, there are different regulatory, preventive and information signs along the road, in compliance with the 2015 Road Signage Manual. In total, the budget for the road is $224,428 billion pesos and its duration of 37 months of execution of the work.

AUTHORS Sebastián Curiel González Rubén De la Rosa Salcedo Carolina Fontalvo Fernández Daira Orozco Camargo ADVISOR Victor Cantillo Maza

INGENIERÍA CIVIL 30

AUTORES José Castillo Palmera Jaime Mejía Rodríguez David Ovalle Díaz Santiago Torreglosa Díaz TUTOR Victor Cantillo Maza

PROYECTO VIAL CHIVOLO-PIVIJAY, MAGDALENA

En el departamento del Magdalena, las condiciones no idóneas de la infraestructura para el transporte terrestre influyen negativamente en la productividad y competitividad. Específicamente, en el caso de los municipios de Chivolo y Pivijay, las vías que conectan estas zonas urbanas son de tipo terciarias, no pavimentadas en mal estado y representan altos tiempos de viaje. A lo anterior se le suma el hecho de que la zona de la vía presenta una alta susceptibilidad a inundaciones lo cual dificulta la conexión en temporadas invernales. Frente a esta problemática, la presente propuesta tiene como objetivo fortalecer la conectividad de la zona Chivolo-Pivijay, Magdalena articulándose de manera eficiente con la infraestructura vial existente respondiendo a problemáticas de una región agrícola en la cual el transporte de pasajeros y carga se ve afectado por las redes en mal estado. Así mismo, este proyecto responde a problemáticas de una región agrícola en la cual el transporte de pasajeros y carga se ve afectado por las redes en mal estado las cuales obligan a un muy alto tiempo de viaje en malas condiciones de servicio. Para esto, se plantea una propuesta de diseño de una vía secundaría con velocidad de diseño de 60 Km/h diseñada en bases las especificaciones técnicas de INVIAS. La propuesta de diseño abarca el planteamiento de alternativas, evaluación de impactos y riesgos, estudios de tránsito, diseño geométrico de trazado e intersecciones, diseño de pavimentos, drenaje y señalización, así como programación de obra y presupuesto. Finalmente, se obtiene el diseño de 80 Km de vía en terraplén y pavimento flexible con consideraciones económicas sociales ambientales.

CIVIL ENGINEERING 31

ROAD PROJECT CHIVOLO-PIVIJAY, MAGDALENA

In the department of Magdalena, the unsuitable conditions of the highway infrastructure have a negative impact on productivity and competitiveness. Specifically, in the case of the municipalities of Chivolo and Pivijay, the roads that connect these urban areas are tertiary roads that are not paved, in poor condition and represent high travel times. In addition to that, the area of the road is highly susceptible to flooding, which makes transport connectivity difficult in winter seasons. Considering this problem, this proposal aims to strengthen the transport connectivity among the Chivolo-Pivijay area, by articulating efficiently a new road design with the existing road infrastructure. Likewise, this project responds to the problems of an agricultural region in which the transport of passengers and freight is being affected by transport networks in poor condition, which represent a high travel time in poor level of service conditions. In order to do that, a road desing is proposed for a secondary road with a design speed of 60 km/h, designed on the basis of the INVIAS technical specifications. The design proposal includes the approach of alternatives, impact and risk assessment, traffic studies, geometric design of road and intersections, pavement design, drainage and sign post design, as well as programming and budget. Finally, we propose a 80 km road design that takes into account economic, social and environmental considerations in order to help in solving the problem.

AUTHORS José Castillo Palmera Jaime Mejía Rodríguez David Ovalle Díaz Santiago Torreglosa Díaz ADVISOR Victor Cantillo Maza

INGENIERÍA CIVIL 32

PROYECTO VIAL CHORRERA – TOMARRAZÓN

AUTORES María Gabalo Vergara María Hernández Martínez Leydis Muñoz Silva Lina Ucros Espinosa TUTOR Victor Cantillo Maza

El proyecto vial Chorrera - Tomarrazón es la continuación de la Ruta Nacional 49, en este proyecto vial se diseñó una carretera de primer orden considerando el análisis de alternativas; el diseño en planta, en perfil, sección transversal y las intersecciones en concordancia con las normas que rigen el diseño involucrando elementos de seguridad vial, señalización, estructura de pavimentos, obras hidráulicas, análisis de costos y programación de obra. La vía tiene una longitud de 50km conformada por un pavimento flexible, diseñada con una velocidad de 80 km/h para los tramos con terrenos planos y 60km/h para los tramos con terrenos montañosos. La propuesta se origina por las problemáticas en infraestructura vial del sur de la Guajira, donde un tramo de la Ruta 49 que conecta las ciudades de Riohacha y Valledupar no concluyó la etapa constructiva. A partir de la caracterización de la zona de estudio y considerando las características socioeconómicas de los corregimientos, se puede notar que las necesidades básicas como el acceso a servicios públicos, centros educativos y de salud no son totalmente cubiertas. Considerando esta problemática, es preciso agregar que este proyecto podría generar beneficios económicos facilitando el comercio entre los municipios aledaños, generando empleos y fortaleciendo la economía de la región. Así mismo se tienen beneficios sociales como facilitar el acceso a salud y educación de los habitantes de la zona. Con la realización del proyecto se diseñó una vía de primer orden con un nivel de tránsito tres (3), con pendientes máximas y mínimas del 7% y 0.51% respectivamente. La sección transversal de la vía tiene un ancho de 7.3 metros ya que es de una calzada con dos carriles que adicionalmente tienen una berma de 2 metros. Finalmente, el costo total del proyecto es de 265 mil millones de pesos y se proyecta que su construcción dure 4 años para que empiece a operar en el año 2026.

CIVIL ENGINEERING 33

VIAL PROJECT CHORRERA – TOMARRAZÓN

The vial project Chorrera – Tomarrazón is the continuation of the National Route 49, in this vial project a road of the first order was designed considering the analysis of alternatives; plan layout, profile design, cross section and the intersections, this in accordance with the design rules, involving elements like road safety, signage, pavement structure, hydraulic structures, cost analysis and timelines. The road has a length of 50km of flexible pavement, it was designed with a speed of 80km/h for the sections with flat land and 60km/h for the sections with mountainous land. The origin of the project is for the problematics in vial infrastructure in the south of the Guajira, where a section of the Route 49 that connect Riohacha and Valledupar doesn’t conclude its constructive phase. Starting with the characterization of the zone and considering the socioeconomic characteristic of the localities, is evident that the necessities like the access to public services, education and hospitals are not fully covered. Considering this problematic, this Project could generate economic benefits, helping with the trade between localities, generating jobs and strengthening the economy of the region. Likewise, it generates social benefits to ease the access to health and education. With the realization of this project, we design this road of the first order with a transit level of 3, with maximus and minimums slope of 7% and 0.51% respectively. The cross section of the road has a width of 7.3 m with two rails, that additionally had 2 meters of berm. Finally, the total cost of the project is 265 million of pesos and it will be constructed in 4 years, the first year of use will be 2026.

AUTHORS María Gabalo Vergara María Hernández Martínez Leydis Muñoz Silva Lina Ucros Espinosa ADVISOR Victor Cantillo Maza

INGENIERÍA CIVIL 34

AUTORES Abraham Galindo Cerro Alberto González Rodríguez Mauricio Pérez Charris Laura Valencia Marín TUTOR Victor Cantillo Maza

DISEÑO DEL PROYECTO VIAL DE LA TRANSVERSAL DE LA HERMANDAD, QUE CONECTA LOS MUNICIPIOS DE FUNDACIÓN Y SALAMINA EN EL DEPARTAMENTO DEL MAGDALENA El objetivo principal de este proyecto es el desarrollo de un trazado vial denominado Transversal de la Hermandad que conecta los municipios de Salamina, Fundación y Pivijay en el departamento del Magdalena. Esta vía conecta la Ruta 45 en Fundación pasando por Pivijay y Salamina y se extiende hasta Sabanalarga, uniéndose a la Ruta 90, con el fin de mejorar la conectividad entre estos municipios y brindar una nueva alternativa para los transitarios que vienen del interior del país, e incluso para las personas que se desplazan desde el norte de la región Caribe, lo que mejorará la calidad de vida de sus habitantes. Así, como resultado de este proyecto, se concluyó que se cumplió el objetivo general, ya que se diseñó una carretera de acuerdo con el manual de diseño geométrico (INVIAS, 2008) y teniendo en cuenta los diferentes aspectos económicos, ambientales y sociales que son pertinentes para el proyecto. El costo total de este proyecto es de 440 mil millones de pesos colombianos con una duración de 4 años y 6 meses para su respectiva ejecución.

CIVIL ENGINEERING

DESIGN OF THE ROAD PROJECT CALLED TRANSVERSAL DE LA HERMANDAD, WHICH CONNECTS THE MUNICIPALITIES OF FUNDACIÓN AND SALAMINA IN THE DEPARTMENT OF MAGDALENA The main objective of this project is the desing of a road called Transversal de la Hermandad that connects the municipalities of Salamina, Fundación and Pivijay in the department of Magdalena. In order to improve connectivity between these municipalities and provide a new alternative for users that come from the country’s interior, this road connects Route 45 in Fundación passing through Pivijay and Salamina and extends to Sabanalarga, joining Route 90. Furthermore, this road provide an alternative route for people who move from the north of the Caribbean region, which will improve the life quality of its inhabitants. Therefore, as a result of this project, it was concluded that the general objective was met, since a road was designed in accordance with the geometric design manual (INVIAS, 2008) and considering the different economic, environmental and social aspects that are relevant to the project. The total cost of this project is 440 billion colombian pesos with a duration of 4 years and 6 months for its accomplishment.

AUTHORS Abraham Galindo Cerro Alberto González Rodríguez Mauricio Pérez Charris Laura Valencia Marín ADVISOR Victor Cantillo Maza

INGENIERÍA CIVIL 36

AUTORES Abraham Galindo Cerro Alberto González Rodríguez Mauricio Pérez Charris Laura Valencia Marín TUTOR Victor Cantillo Maza

VÍA TRANSVERSAL INTERDEPARTAMENTAL LA HERMANDAD ENTRE LOS MUNICIPIOS DE SALAMINA, MAGDALENA Y SABANALARGA, ATLÁNTICO El sur del departamento del Atlántico presenta conexiones interdepartamentales endebles y un bajo desarrollo económico. Además, los viajeros del interior del país que recorren la Ruta 45 hacia centros turísticos o se dirigen al puerto de Cartagena tienen que pasar por la vía Barranquilla-Ciénaga, aumentando los tiempos de viaje. Frente a esta problemática, el proyecto vial conectará los municipios de Salamina, Magdalena y Sabanalarga, Atlántico por medio de una vía rural de segundo orden, la cual sigue su recorrido hasta Fundación, Magdalena donde se conecta con la Ruta 45. Específicamente, la vía se diseñó sobre un terreno plano con alto riesgo de inundación debido a la cercanía con el río Magdalena y suelos con altas cantidades de material fino como limos o arcillas. Por estas razones la extensión total de la vía se encuentra sobre un terraplén de dos metros de altura en pavimento flexible y velocidades máximas de 60 km/h en toda su longitud. Finalmente, el proyecto tendrá una inversión inicial de 270 mil millones de pesos colombianos que tendrán lugar en un periodo de construcción de 31 meses aproximadamente.

CIVIL ENGINEERING

TRANSVERSAL INTERDEPARTMENTAL ROAD THE BROTHERHOOD BETWEEN THE MUNICIPALITIES OF SALAMINA, MAGDALENA AND SABANALARGA, ATLÁNTICO The south of the department of Atlántico displays weak interdepartmental connections and low economic development. In addition, travelers from inland of the country who travel Route 45 to tourist centers or go to the port of Cartagena have to go through the Barranquilla-Ciénaga highway, increasing travel times. Faced with this problem, this project will connect the municipalities of Salamina, Magdalena and Sabanalarga, Atlántico through a second-order rural road, which continues its route until Fundación, Magdalena, where it connects with Route 45. Specifically, the road was designed on a flat terrain with high risk of flooding due to its proximity to the Magdalena River and soils with high amounts of fine material such as silt or clay. For these reasons, the entire length of the road is on a two-meter-high embankment with flexible pavement and maximum speeds of 60 km/h along its entire length. Finally, the project will have an initial investment of 270 billion colombian pesos that will take place over a period of approximately 31 months.

AUTHORS Abraham Galindo Cerro Alberto González Rodríguez Mauricio Pérez Charris Laura Valencia Marín ADVISOR Victor Cantillo Maza

INGENIERÍA CIVIL 38

AUTORES Leonardo Albor Prieto Andrés Arrieta Echenique Valentina Mangones Flórez Ruby Mercado Caballero TUTOR German Rivillas Ospina

ESTUDIOS HIDRÁULICOS E HIDROLÓGICOS PARA EL ANÁLISIS DE AMENAZA DE INUNDACIÓN EN LA UNIVERSIDAD DEL NORTE La Universidad del Norte, ubicada en el Área Metropolitana de Barranquilla, Atlántico, se presenta como caso de estudio ante amenazas de inundación pluvial atendiendo a los antecedentes y datos de campo recopilados. Con una extensión de 11.5 ha, el predio cuenta con múltiples edificaciones e infraestructuras de control, destacando el sistema de drenaje compuesto por canales, rejillas, sumideros y conexiones subterráneas. El proyecto está enmarcado en el análisis de inundación mediante la evaluación del funcionamiento y eficiencia de las obras hidráulicas, con énfasis en los canales. En los estudios, se incluye la topografía del terreno, donde se detallan las generalidades de la superficie y los colectores. En la hidrología, se incorpora la caracterización del área hidrográfica, los subsistemas y el clima, así como la estimación del flujo que drena a cada canal. Además, se efectúa la verificación hidráulica de las obras y se plantean escenarios basados en especificaciones de funcionamiento parcial y falla total. Los resultados de la valoración muestran que el sector registra riesgos de inundación, condiciones que producen afectaciones y aumentan la susceptibilidad de su planta física y comunidad ante lluvias, las cuales se agravan debido a los efectos derivados de la variabilidad y el cambio climático. El diseño consta del redimensionamiento de los canales, considerando las limitantes físicas del urbanismo, y alternativas vinculadas a sistemas urbanos de drenaje sostenible, incluyendo las variaciones relativas al cambio climático. Asimismo, se realiza la identificación de impactos y riesgos, la elaboración del plan de manejo ambiental y el presupuesto de ejecución igual a 367.237.052,40 COP. El proyecto permite contribuir al funcionamiento adecuado del sistema de drenaje y reconocer la necesidad de gestionar análisis de riesgos de inundación, fundamentados en intervenciones y soluciones multidisciplinares viables desde las perspectivas ambiental, social y económica.

CIVIL ENGINEERING

HYDROLOGICAL AND HYDRAULIC STUDIES FOR THE ANALYSIS ON FLOODING RISK AT UNIVERSIDAD DEL NORTE The Universidad del Norte, located in the Barranquilla, Atlántico metropolitan area, is presented as a case of study against the danger of pluvial flooding attending to antecedents and collected field data. With an extension of 11.5 ha, the property has multiple buildings and control infrastructures, highlighting the drain system composed by channels, metal grids, drains and underground connections. The project is within the framework of the analysis of flooding through the evaluation in the workability and efficiency of hydraulic infrastructure, with emphasis on the channels. In the analysis, is included the terrain’s topography, in which generalities of the surface and collectors are detailed. In the hydrology, it is incorporated the characterization of the hydrographic area, subsystems, and climate, as well as the flow estimation which drain to each channel. In addition, the verification of hydraulic structures is made, and scenarios based on specifications of partial and total fail are considered. The results of the considerations show that the sector registers risks of flooding, these conditions produce negative effects and increase the susceptibility of its physical plant and communities against rains that are aggravated due to the effects derived from variability and climate change. The design consists of re-dimension of channels considering physical limitations of space, and alternatives related to sustainable urban drain systems including the ones related to climate change. Likewise, impact and risks are analyzed, the elaboration of the environmental management plan and the project budget of 367.237.052,40 COP. The project allows to contribute to the correct functioning of the drain system and to recognize the need on managing analysis on flooding risks based on interventions and viable multidisciplinary solutions from environmental, social, and economic perspective.

AUTHORS Leonardo Albor Prieto Andrés Arrieta Echenique Valentina Mangones Flórez Ruby Mercado Caballero ADVISOR German Rivillas Ospina

INGENIERÍA CIVIL 40

AUTORES Andrés Marimon Mendez Alejandra Sibaja Morales Gabriela Vergara Jiménez Luis Viaña Camargo TUTOR German Rivillas Ospina

DISEÑO DE ALTERNATIVAS HIDRÁULICAS PARA LA MITIGACIÓN DEL RIESGO DE INUNDACIÓN EN LA UNIVERSIDAD DEL NORTE La Universidad del Norte, es una institución privada de educación superior, la cual, se encuentra ubicada en el kilómetro 5 vía Puerto Colombia, al noroccidente del área metropolitana de la ciudad de Barranquilla, en el departamento del Atlántico. Cuenta con un área total de terreno de 25.6 ha, de las cuales, 7.9 ha son áreas construidas, 3.4 son áreas de ocupación y el 60.22% del campus está cubierto por vegetación; ya sea, en forma de bosques o jardines plantados. Ahora bien, esta institución en época de lluvias presenta fenómenos de inundación y encharcamiento, dejando ver las fallas en su red hidráulica que afectan directamente la planta física en algunas zonas y las actividades diarias tanto de funcionarios como de estudiantes. Es así, como nuestro propósito investigativo va orientado a realizar una caracterización general de la zona, iniciando con un análisis morfométrico, análisis climatológico y el levantamiento topográfico de los canales funcionales dentro del campus. Todo esto, a través de modelaciones y operaciones implementadas en softwares y herramientas como Civil 3D, QGIS, HEC-RAS y HEC-Mapper, diseñando para un periodo de retorno de 25 años y teniendo en cuenta el incremento del 15 % en las precipitaciones debido al cambio climático. Alrededor de esta problemática se plantearon diferentes propuestas, tales como, alternativas convencionales, alternativas sostenibles y recomendaciones a zonas puntuales en obras ya existentes. Sumado a esto se realizó el análisis del impacto ambiental y se estimó un presupuesto aproximado para la ejecución de las obras recomendadas. Finalmente, con este proyecto se evidenciaron los diferentes desafíos de la ingeniería en materia hidráulica y las limitaciones que ocasiona no tener información precisa y confiable. Además, se reflejó la importancia de trabajar en equipo y establecer un plan de trabajo óptimo que permita el desarrollo organizado y eficaz de las actividades.

CIVIL ENGINEERING

DESIGN OF HYDRAULIC ALTERNATIVES FOR FLOOD RISK MITIGATION AT UNIVERSIDAD DEL NORTE Universidad del Norte is a private non-affiliated institution for higher education, located at Kilometer 5 road Puerto Colombia, in the northwest side of the metropolitan area of the city of Barranquilla, in the Atlantic department. It has a total land area of 25.6 ha, of which 7.9 are built areas, 3.4 ha are occupied areas, and 60.22% of the campus is filled with vegetation; either as forests or planted gardens. However, during rainy season, this institution presents flooding and puddle phenomena, showing the failures in its hydraulic network that have a direct effect in the physical plant of some areas and in the daily activities that students and officials perform every day. That is why, our investigative purpose is aimed to carry out a general characterization of the area, starting with a morphometric analysis, a climatological analysis, and the topographic survey of the functional channels within the campus. All of this was done through modeling and implemented operations in software and tools such as Civil 3D, QGIS, HECRAS and HEC-Mapper, designed for 25 years return period and taking into consideration the 15% precipitation increase due to climate change. Different proposals were made around these problems, such as conventional alternatives, sustainable alternatives and recommendations to specific areas in already existing works. In addition to this, an environmental impact analysis was made and also an approximate budget was estimated for the future execution of the recommended works. Finally, this project allowed different challenges of hydraulic engineering and the limitations caused by not having accurate and reliable information to be evidenced. At last, it was possible to remark the importance of teamwork, and the establishment of a work plan through this experience that allows all the activities to take place the best way possible.

AUTHORS Andrés Marimon Mendez Alejandra Sibaja Morales Gabriela Vergara Jiménez Luis Viaña Camargo ADVISOR German Rivillas Ospina

INGENIERÍA CIVIL 42

AUTORES Girleys Donado Cabrera Juan López Mendible Angelica Rondón Bohorquez Jorge Uyazan Guillen TUTOR Aymer Maturana Córdoba

SISTEMA DE TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE AGUA PARA LOS RESGUARDOS TRUPIOGACHO Y CERRODEO EN LA GUAJIRA, COLOMBIA Trupiogacho y Cerrodeo son dos resguardos indígenas de la etnia Wayú localizados en la Guajira colombiana, en el municipio de Barrancas. Los dos pueblos no cuentan con un sistema de suministro de agua en funcionamiento, lo cual deriva en problemas sociales y de salud graves para la comunidad. La finalidad de este proyecto es desarrollar una propuesta técnica y económica que describa, calcule, diseñe y evalúe el costo CAPEX y OPEX, una solución integral para el suministro de agua potable domiciliaria para estas dos comunidades de manera sostenible y descentralizada. La solución incluye un sistema de captación apropiado usando los pozos profundos que están alrededor de los resguardos y que cuentan con unos índices leves de salinidad, sistema de potabilización, almacenamiento y red de distribución. Además, hace parte del trabajo identificar los riesgos e impactos ambientales (positivos y negativos), impactos sociales y económicos que tendrá el proyecto, una vez en funcionamiento, sobre el entorno y la calidad de vida de la comunidad beneficiada.

CIVIL ENGINEERING

WATER TREATMENT AND DISPOSAL SYSTEM FOR THE TRUPIOGACHO AND CERRODEO RESERVATIONS IN LA GUAJIRA, COLOMBIA Trupiogacho and Cerrodeo are two indigenous reservations of the Wayú ethnic group located in the Colombian Guajira, in the municipality of Barrancas. The two towns do not have a functioning water supply system, which leads to serious health and social problems for the community. The purpose of this project is to develop a technical and economic proposal that describes, calculates, designs, and evaluates the CAPEX and OPEX cost, a comprehensive solution for the supply of household drinking water for these two communities in a sustainable and decentralized manner. The solution includes an appropriate catchment system using the deep wells that are around the reservations and that have low levels of salinity, a purification system, storage, and a distribution network. In addition, part of the work is to identify the environmental risks and impacts (positive and negative), social and economic impacts that the project will have, once it is operational, on the environment and the quality of life of the benefited community.

AUTHORS Girleys Donado Cabrera Juan López Mendible Angelica Rondón Bohorquez Jorge Uyazan Guillen ADVISOR Aymer Maturana Córdoba

INGENIERÍA CIVIL 44

AUTORES Laura Álvarez Benedetti Carlos Mejía Gómez María Acosta Herazo Andrés Abello Herrera TUTOR Aymer Maturana Córdoba

SOLUCIÓN INTEGRAL PARA EL SUMINISTRO DE AGUA POTABLE EN LAS POBLACIONES DE CERRODEO Y TRUPIOGACHO EN LA GUAJIRA COLOMBIANA El proyecto busca mejorar las condiciones de acceso y calidad del agua que consumen los habitantes de dos comunidades indígenas en la guajira colombiana (Cerrodeo y Trupiogacho), las cuales a causa de factores de tipo social, económico y topográfico como la ausencia de apoyo y acompañamiento gubernamental, la inestabilidad en sus ingresos, y la lejanía a zonas de consolidación urbana las han limitado a la recolección de agua mediante pozos que no cumplen con los estándares colombianos de calidad o a la compra de barriles de ella en las cabeceras municipales. De esta manera, se propone el estudio del diseño, construcción y puesta en marcha de un sistema integral de suministro de agua potable que cubra una demanda de 15 L/s para un período de 25 años que comprenda desde la captación y tratamiento del agua recolectada hasta la distribución de esta a las poblaciones objetivo (5,333 habitantes). Sobre la base de la problemática identificada se plantea la captación a partir de una fuente subterránea cercana a las zonas y a su posterior mejoramiento en una planta de tratamiento de agua potable convencional (PTAP) conformada por 5 unidades para su proceso: torre de aireación, cono de mezcla rápida, tanque homogenizador, tanques de filtración y de desinfección; en esta PTAP, interviene adicionalmente la implementación de una tecnología de filtración avanzada (ósmosis inversa) para la remoción de la salinidad encontrada en el agua, con ello se permite el transporte del líquido a tanques de distribución en las comunidades que por medio de una red de suministro que funciona con la combinación de gravedad y bombeo les proporcionará en puntos de abastecimiento el producto final. El proyecto requerirá una duración aproximada de 14 meses y permitirá que en la operación el cobro a los habitantes por m3 se encuentre por debajo de los $1,000 ($804/m3) aportando así al mejoramiento de su calidad de vida y al libre desarrollo en sus territorios.

CIVIL ENGINEERING

INTEGRAL SOLUTION FOR THE SUPPLY OF DRINKING WATER IN THE TOWNS OF CERRODEO AND TRUPIOGACHO IN LA GUAJIRA, COLOMBIA The project seeks to improve the conditions of access and quality of water consumed by the inhabitants of two indigenous communities in the Colombian Guajira (Cerrodeo and Trupiogacho), which due to social, economic and topographic factors such as the absence of governmental support and accompaniment, the instability of their income, and their remote distance from areas of urban consolidation have limited them to collecting water from wells that do not reach Colombian quality standards or to purchasing vessels of water from municipalities. Thus, the study proposes the design, construction and implementation of an integrated drinking water supply system to cover a demand of 15 L/s for a period of 25 years, from the collection and treatment of collected water to its distribution to the target population (5,333 inhabitants). Based on the identified problems, the project proposes the collection of water from a subway source close to the areas and its subsequent improvement in a conventional drinking water treatment plant (PTAP) consisting of 5 units for processing: aeration tower, rapid mixing cone, homogenizing tank, filtration and disinfection tanks; in this PTAP, additionally intervenes the implementation of an advanced filtration technology (reverse osmosis) for the removal of salinity found in the water, thereby allowing the transport of the liquid to distribution tanks in the communities that through a supply network that works with the combination of gravity and pumping will provide them at supply points the final product. The project will take approximately 14 months to complete and will allow the inhabitants to be charged less than $1,000 per m3 ($804/m3) during operation, thus contributing to the improvement of their quality of life and the free development of their territories.

AUTHORS Laura Álvarez Benedetti Carlos Mejía Gómez María Acosta Herazo Andrés Abello Herrera ADVISOR Aymer Maturana Córdoba

INGENIERÍA CIVIL 46

AUTORES Claudia Nieto Lara María Durán González Daniel Viana Padilla Jency Corbacho De La Cruz TUTOR Aymer Maturana Córdoba

DISEÑO DE UN SISTEMA INTEGRAL DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE PARA LOS RESGUARDOS INDÍGENAS DE CERRODEO Y TRUPIOGACHO, LA GUAJIRA El proyecto se realizó para diseñar un sistema integral de abastecimiento para las comunidades indígenas de Trupiogacho y Cerrodeo localizadas en La Guajira, Colombia. Cuya implementación servirá para mejorar la calidad de vida y aportar al desarrollo de dichas comunidades, las cuales no cuentan con suministro de agua en condiciones aceptables para el consumo humano. La problemática radica en que sus fuentes de abastecimiento se encuentran contaminadas por agua marina y por otros parámetros fuera de los valores límites según normativas de agua potable vigentes. Para dar solución a este problema, se establecieron tres alternativas con distintos métodos de potabilización del agua. El criterio de escogencia utilizado fue el suplir la necesidad con el mejor costo-beneficio, lo que condujo a un sistema de Osmosis inversa con pretratamiento convencional, para tratar la salinidad de los pozos profundos de donde se planea captar el agua. Luego de implementado el proyecto, se puede concluir que cumple de manera eficiente con los objetivos propuestos ya que su costo de inversión es aceptable y sus impactos socioculturales, económicos y ambientales son en su mayoría positivos y de no ser así pueden ser mitigados completamente.

CIVIL ENGINEERING

DESIGN OF AN INTEGRAL DRINKING WATER SUPPLY SYSTEM FOR CERRODEO’S AND TRUPIOGACHO’S INDIGENOUS RESERVES, LA GUAJIRA The project was carried out to design a comprehensive supply system for Cerrodeo’s and Trupiogacho’s indigenous reserves located in La Guajira, Colombia. The implementation of which will serve to improve the quality of life and contribute to the development of these communities, which do not have a water supply in acceptable conditions for human consumption. The problem lies in the fact that its supply sources are contaminated by seawater and by other parameters outside the limits according to current drinking water standards. To solve this problem, three alternatives can be produced with different methods of water purification. The selection criterion used was to meet the need with the best costbenefit, which led to a reverse osmosis system with conventional pretreatment, to treat the salinity of the deep wells from which it is planned to capture the water. After implementing the project, it can be concluded that it efficiently meets the proposed objectives since its investment cost is acceptable and its socio-cultural, economic and environmental impacts are mostly positive and if not, they can be completely mitigated.

AUTHORS Claudia Nieto Lara María Durán González Daniel Viana Padilla Jency Corbacho De La Cruz ADVISOR Aymer Maturana Córdoba

ÍNDICE INDEX 52

Sistema estructural basado en muros de carga para el edificio de ciencias e idiomas Mario Santo Domingo Structural system based on load-bearing walls for the Mario Santo Domingo science and language building

Diseño de una solución it para el análisis de sentimientos frente a la opinión de las figuras públicas usando técnicas de web scraping y la Twitter api. Design of an it solution for sentiment analysis against the opinion of public figures using web scraping techniques and the Twitter api.

Segmentación de clientes de una empresa utilizando recencia, frecuencia, monto (RFM) y métodos de clustering Customer segmentation of a company using recency, frequency, amount (RFM) and clustering methods

Aplicación móvil traductor de señas para la población sordomuda en Colombia implementando técnicas machine learning, Talk to hands Sign translator mobile application for the deaf-and-dumb population in Colombia implementing machine learning techniques, Talk to hands

Aplicación web responsive: escalas para medición de riesgo en sujetos de 18 años o más hospitalizados en el hospital Universidad del norte. Soledad-Atlántico Progressive web application: scales for risk measurement in subjects 18 years of age or older hospitalized at hospital Universidad del norte. Soledad-Atlántico

Aplicación de técnicas de minería de datos para el análisis histórico en el tráfico aéreo internacional, con foco en Estados Unidos en el periodo 1990 - 2020 Application of data mining techniques for historical analysis of United States international air traffic between 1990 And 2020

Sistema de recolección, visualización y análisis de datos de colegios del departamento del Atlántico System for the collection, visualization, and analysis of data from schools in the department of Atlántico

Desarrollo de una aplicación móvil para el autocuidado de pacientes con diabetes tipo 1 Development of a mobile application for self-care of patients with type 1 diabetes

Modelamiento, diseño y prototipado de la oficina de instrumentación pública mediante una aplicación basada en blockchain Modeling, design and prototyping of the public instrumentation office through a blockchain-based application

Findme, una app web para la búsqueda y encuentro de personas desaparecidas Findme, a web app for searching and finding missing people

Análisis de imágenes tomadas con resonancia magnetica para la clasificación del alzheimer utilizando técnicas de deep learning Analysis of images taken with magnetic resonance for the classification of alzheimer’s using deep learning techniques

Prototipo de aplicación móvil para orientación de pacientes con problemas mentales Mobile application prototype for orientation of patients with mental problems

Desarrollo e implementación de una aplicación web para enlazar pacientes con expertos médicos Development and implementation of a web application to link patients with medical experts

Diseño y modelado de una aplicación web acorde con el cumplimiento general de protección de datos gdpr Design and modeling of a web application in accordance with general gdpr data protection compliance

Factores claves que describen los resultados de pruebas saber 11 en el departamento del atlántico usando técnicas de analítica de datos Key factors that describe the results of saber 11 tests in the department of atlántico using data analytics techniques

Diseño e implementación de una aplicación web para enlazar los servicios de mantenimiento de vehículos con clientes y proveedores de servicio Design and implementation of a web application to link vehicle maintenance services with customers and service providers

Modelo y diseño de una aplicación para simular las transacciones en la Bolsa de Colombia Model and design of an application to simulate transactions on the Colombian stock exchange

INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN 52

AUTORES Ricardo Álvarez Correa Mercado José Rodríguez González TUTOR Wilson Nieto Bernal

DISEÑO DE UNA SOLUCIÓN IT PARA EL ANÁLISIS DE SENTIMIENTOS FRENTE A LA OPINIÓN DE LAS FIGURAS PÚBLICAS USANDO TÉCNICAS DE WEB SCRAPING Y LA TWITTER API. Colombia es un país que vive dentro del constante debate político, siendo Twitter la plataforma por excelencia para compartir opiniones de este tipo. Nos encontramos con que en estas opiniones dejan una cantidad gigante de información que no está organizada ni centralizada, haciendo que para el ciudadano común sea difícil interpretarla. Gracias a las funcionalidades que ofrece la Twitter API y valiéndonos de técnicas de Machine Learning para el análisis de datos, hemos creado una solución IT capaz de tomar las distintas opiniones sobre las figuras políticas del país y clasificarlas según los sentimientos asociados a ellas. Nuestro prototipo cuenta con una base de datos en PostgreSQL y con un modelo de análisis de datos desarrollado en Python, usando como base para la red neuronal la librería Keras. Luego de las debidas fases de entrenamiento y prueba nuestro modelo tuvo un porcentaje de precisión del 85% en la clasificación de tweets en base a sus sentimientos. Consideramos que, a modo de desarrollo futuro, nuestra solución abre muchas posibilidades como la ampliación hacia otras redes sociales usando técnicas de Web Scraping o la opción de desarrollos web y móvil para la retransmisión de los análisis generados hacia el público general.

SYSTEMS ENGINEER

DESIGN OF AN IT SOLUTION FOR SENTIMENT ANALYSIS AGAINST THE OPINION OF PUBLIC FIGURES USING WEB SCRAPING TECHNIQUES AND THE TWITTER API. Colombia is a country that lives within the constant political debate, being Twitter the platform par excellence to share opinions of this type. We find that these opinions leave a huge amount of information that is not organized or centralized, making it difficult for the common citizen to interpret it. Thanks to the features offered by the Twitter API and using Machine Learning techniques for data analysis, we have created an IT solution capable of taking the different opinions about the country’s political figures and classifying them according to the feelings associated with them. Our prototype has a PostgreSQL database and a data analysis model developed in Python, using the Keras library as the basis for the neural network. After the proper training and testing phases, our model had an accuracy rate of 85% in classifying tweets based on their sentiments. We consider that, by way of future development, our solution opens up many possibilities such as the extension to other social networks using Web Scraping techniques or the option of web and mobile development for the retransmission of the analysis generated to the general public.

AUTHORS Ricardo Álvarez Correa Mercado José Rodríguez González ADVISOR Wilson Nieto Bernal

INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN 54

AUTORES Alberto Acevedo Callejas Adriana Arango Mendoza Daniel Roncallo Mulford TUTOR Wilson Nieto Bernal ASESOR Eduardo Zurek Varela

SEGMENTACIÓN DE CLIENTES DE UNA EMPRESA UTILIZANDO RECENCIA, FRECUENCIA, MONTO (RFM) Y MÉTODOS DE CLUSTERING El presente trabajo tiene como propósito crear una solución computacional para analizar bloques de datos y organizarlos de una manera para poder sacar el máximo potencial. En nuestro caso, haremos un análisis sistemático de datos sobre transacciones de venta, con el fin de obtener una segmentación basada en el comportamiento de cada uno de los clientes, a través de un algoritmo de clustering. Previo a esto, se implementará el método RFM con el fin de discretizar las variables y facilitar la implementación del clustering, pues es mucho más sencillo encontrar puntos de corte cuando las variables son discretas. Una de las ventajas que tiene hacer una segmentación de usuarios utilizando RFM es que se trabaja con información del día a día de la empresa, se trabaja con información esencial de la venta, lo cual hace viable su implementación sin tener que pasar por una etapa extensa de levantamiento de información. La importancia de tener una segmentación de clientes es fortalecer la relación cliente-empresa, con el fin de tener un trato más personalizado y atender puntualmente las necesidades de cada cliente. Una segmentación de clientes basada en variables globales también da pie a una futura segmentación más específica utilizando otras variables históricas como la edad del cliente, el tipo de producto que compró, la periodicidad de compra, etc

SYSTEMS ENGINEER

CUSTOMER SEGMENTATION OF A COMPANY USING RECENCY, FREQUENCY, AMOUNT (RFM) AND CLUSTERING METHODS The purpose of this work is to create a computational solution to analyze blocks of data and organize them in a way to get the maximum potential. In our case, we will make a systematic analysis of data on sales transactions, in order to obtain a segmentation based on the behavior of each of the customers, through a clustering algorithm. Prior to this, the RFM method will be implemented in order to discretize the variables and facilitate the implementation of clustering, since it is much easier to find cut-off points when the variables are discrete. One of the advantages of segmenting users using RFM is that it works with the company’s day-to-day information, it works with essential sales information, which makes its implementation feasible without having to go through an extensive information gathering stage. The importance of having a customer segmentation is to strengthen the customer-company relationship, in order to have a more personalized treatment and meet the needs of each customer in a timely manner. A customer segmentation based on global variables also gives rise to a more specific future segmentation using other historical variables such as the customer’s age, the type of product purchased, the frequency of purchase, etc.

AUTHORS Alberto Acevedo Callejas Adriana Arango Mendoza Daniel Roncallo Mulford ADVISOR Wilson Nieto Bernal ADVISER Eduardo Zurek Varela

INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN 56

AUTORES Juan Arteaga Rodríguez Carla Durán Mariota Mauricio Maldonado Iturriago TUTOR Wilson Nieto Bernal ASESOR Eduardo Enrique Zurek

APLICACIÓN MÓVIL TRADUCTOR DE SEÑAS PARA LA POBLACIÓN SORDOMUDA EN COLOMBIA IMPLEMENTANDO TÉCNICAS MACHINE LEARNING, TALK TO HANDS Para este proyecto, un sistema que traduce el lenguaje de señas a texto implementando inteligencia artificial, que permita a las personas con discapacidad auditiva que su única fuente de comunicación sea las señas puedan hablar con el resto de personas que no manejen este tipo de lenguaje. El sistema requiere la imagen que luego pasa por el procesamiento de imágenes digitales y que finalmente realiza la traducción. El programa fue desarrollado en React native para el frontend, Python para el backend y la librería de TensorFlow que nos proporciona el kit de herramientas de inteligencia artificial con el reconocimiento de objetos que personalizamos para que reconociera el dataset con el banco de señas creado por el equipo. Para el desarrollo del dataset se utilizó el software LabelImg que nos proporciona eliminar el ruido alrededor de las imágenes y solo concentrarse en las señas. En la actualidad la tecnología que se ha desarrollado en los últimos años nos ha facilitado una gran cantidad de información tanto en calidad como en cantidad. La disponibilidad y facilidad de acceso a esta, ha facilitado las formas de innovar y la toma de decisiones de pequeños o grandes proyectos. Aunque existan estas alternativas actualmente, las personas con esta discapacidad aún dependen de que las demás personas manejen el lenguaje de señas para poder interactuar con ellas, es decir, si las demás personas no manejan este lenguaje de igual forma no podrán interactuar ni establecer comunicación de manera independiente, por esta razón sería conveniente sistematizar este proceso con el fin de permitir la comunicación entre las personas con discapacidad y las personas sin discapacidad independientemente de que conozca o no el lenguaje de señas

SYSTEMS ENGINEER

SIGN TRANSLATOR MOBILE APPLICATION FOR THE DEAF-AND-DUMB POPULATION IN COLOMBIA IMPLEMENTING MACHINE LEARNING TECHNIQUES, TALK TO HANDS For this project, a system that translates sign language into text by implementing artificial intelligence, which allows people with hearing disabilities to speak with other people who do not use this type of language, so that their only source of communication is signs. The system requires the image which then goes through digital image processing and finally performs the translation. The program was developed in React native for the frontend, Python for the backend and the TensorFlow library that provides us with the artificial intelligence toolkit with object recognition that we customize so that it recognizes the dataset with the bank of signs created by the user. equipment. For the development of the dataset, the LabelImg software was used, which allows us to eliminate the noise around the images and only concentrate on the signs. At present, the technology that has been developed in recent years has provided us with a large amount of information, both in quality and quantity. The availability and ease of access to it has facilitated the ways of innovating and making decisions for small or large projects. Although these alternatives currently exist, people with this disability still depend on other people to handle sign language to be able to interact with them, that is, if other people do not handle this language in the same way they will not be able to interact or establish communication independently, for this reason it would be convenient to systematize this process in order to allow communication between people with disabilities and people without disabilities regardless of whether or not they know sign language

AUTHORS Juan Arteaga Rodríguez Carla Durán Mariota Mauricio Maldonado Iturriago ADVISOR Wilson Nieto Bernal ADVISER Eduardo Enrique Zurek

INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN 58

AUTORES Jesús Borrero Fernández Luis Camacho Arguelles Jesús Reyes Medina TUTOR Wilson Nieto Bernal ASESORES Jafiza Alviz Lourdes Verdoreen Luz Alonso

APLICACIÓN WEB RESPONSIVE: ESCALAS PARA MEDICIÓN DE RIESGO EN SUJETOS DE 18 AÑOS O MÁS HOSPITALIZADOS EN EL HOSPITAL UNIVERSIDAD DEL NORTE. SOLEDAD-ATLÁNTICO Los retos que presenta el profesional de la salud en cuanto a la medición y visibilización de los riesgos en pacientes hospitalizados van en incremento. La cantidad de escalas y preguntas que cada una de estas tiene, dificulta que una atención integral médica se pueda realizar de forma eficiente, exigiendo así un mayor esfuerzo por parte del personal profesional en salud, mayores costos en términos de tiempo y por ende una disminución en la calidad del servicio de salud. Es por esto que surge la necesidad de diseñar e implementar una solución software para mejorar la eficiencia de la consulta médica integrando las escalas de medición de riesgo usadas en población adulta hospitalizada. Como resultado del proyecto, se despliega una aplicación web progresiva que integra 17 escalas de medición de riesgo en pacientes hospitalizados del Hospital Universidad del Norte. Dicha aplicación web progresiva, se desarrolló usando herramientas de software como Tailwind, React y vite, mediante el análisis de puntaje en cada una de las escalas implementadas. Después de validar la herramienta, se concluye que su adopción puede resultar en diversos beneficios para el Hospital Universidad del Norte, no sólo en una mejora notoria en la eficiencia de la aplicación de las escalas a pacientes hospitalizados sino también para la familiarización de los profesionales en salud con herramientas de software que acompañen en una atención médica integral.

SYSTEMS ENGINEER

PROGRESSIVE WEB APPLICATION: SCALES FOR RISK MEASUREMENT IN SUBJECTS 18 YEARS OF AGE OR OLDER HOSPITALIZED AT HOSPITAL UNIVERSIDAD DEL NORTE. SOLEDAD-ATLÁNTICO The challenges presented by the health professional in terms of measuring and making visible the risks in hospitalized patients are increasing. The number of scales and questions that each one of these has, makes it difficult for comprehensive medical care to be carried out efficiently, thus requiring a greater effort on the part of professional health personnel, higher costs in terms of time and therefore a decrease. in the quality of health service. Therefore, the need arises to design and implement a software solution to improve the efficiency of the medical consultation by integrating the risk measurement scales used in the hospitalized adult population. As a result of the project, a progressive web application is deployed that integrates 17 risk measurement scales in hospitalized patients at Hospital Universidad del Norte. Said progressive web application was developed using software tools such as Tailwind, React and vite, by analyzing the score in each of the implemented scales. After validating the tool, it is concluded that its adoption can result in various benefits for Hospital Universidad del Norte, not only in a marked improvement in the efficiency of applying the scales to hospitalized patients, but also for the familiarization of professionals in health with software tools that accompany comprehensive medical care.

AUTHORS Jesús Borrero Fernández Luis Camacho Arguelles Jesús Reyes Medina ADVISOR Wilson Nieto Bernal ADVISERS Jafiza Alviz Lourdes Verdoreen Luz Alonso

INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN 60

AUTORES Juan Buelvas Movilla, Sergio Mancilla Villalobos, Valery Retamoza Ortega TUTOR Wilson Nieto Bernal ASESOR Eduardo Zurek Varela

APLICACIÓN DE TÉCNICAS DE MINERÍA DE DATOS PARA EL ANÁLISIS HISTÓRICO EN EL TRÁFICO AÉREO INTERNACIONAL, CON FOCO EN ESTADOS UNIDOS EN EL PERIODO 1990 - 2020 El propósito de este trabajo es modelar, diseñar e implementar un prototipo que permita analizar y obtener conclusiones acerca del tráfico aéreo internacional, partiendo de un conjunto inicial de datos, y teniendo en cuenta factores como los lugares de origen y destino, las distintas temporadas o épocas de un año,y la accidentalidad , tal como se ha hecho previamente para analizar los impactos del tiempo severo en los vuelos (Z. Nazeri and Jianping Zhang (2002)); esto con el fin de ser capaces tomar decisiones respecto a nuevos vuelos o planes de vuelo. El análisis del tráfico aéreo puede ser de gran utilidad para las aerolíneas, en tanto que se puede determinar qué vuelos son más frecuentados por los usuarios con fines comerciales, como lo menciona Zhao Hongli (2018) en “Using Revised Importance Performance Analysis to Improve Service Quality of Airlines”. Este es el motivo por el cual se tomó la decisión de llevar a cabo este proyecto de investigación y desarrollo, con miras en obtener unos resultados satisfactorios. A lo largo de la historia, se han ido implementando estrategias que optimizan los viajes de un lugar a otro. Así mismo, se ha buscado mantener un control sobre todos los viajes que se realizan, tanto por seguridad, como por guardar un registro de todos estos traslados. En el último siglo se han dado avances tecnológicos significativos, que han permitido desarrollar nuevos medios de transporte, y controles adecuados a estos. Con la aparición del avión como medio de transporte masivo, se acortaron las distancias entre territorios distantes: era mucho más fácil trasladarse de un lugar a otro. Por este motivo, los países se vieron en la necesidad de construir aeropuertos cada vez más grandes que permitieran recibir elevadas cantidades de pasajeros.

SYSTEMS ENGINEER

APPLICATION OF DATA MINING TECHNIQUES FOR HISTORICAL ANALYSIS OF UNITED STATES INTERNATIONAL AIR TRAFFIC BETWEEN 1990 AND 2020 The purpose of this work is to model, design and implement a prototype that allows to analyze and obtain conclusions about international air traffic, starting from an initial set of data, and taking into account factors such as origin and destination places, different seasons or times of the year, and accident rate, as it has been previously done to analyze the impacts of severe weather on flights (Z. Nazeri and Jianping Zhang (2002)); this in order to be able to make decisions regarding new flights or flight plans. Air traffic analysis can be of great use to airlines, in that it is possible to determine which flights are most frequented by users for commercial purposes, as mentioned by Zhao Hongli (2018) in “Using Revised Importance Performance Analysis to Improve Service Quality of Airlines”. This is the reason why the decision was made to carry out this research and development project, with a view to obtaining satisfactory results. Throughout history, strategies that optimize travel from one place to another have been implemented. Likewise, it has been sought to maintain control over all trips that are made, both for security, and to keep a record of all these transfers. In the last century there have been significant technological advances, which have allowed the development of new means of transportation and appropriate controls. With the advent of the airplane as a means of mass transportation, distances between distant territories were shortened: it was much easier to move from one place to another. As a result, countries found it necessary to build larger and larger airports to accommodate large numbers of passengers.

AUTHORS Juan Buelvas Movilla, Sergio Mancilla Villalobos, Valery Retamoza Ortega ADVISOR Wilson Nieto Bernal ADVISER Eduardo Zurek Varela

INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN 62

AUTORES José Camelo Mercado Diego Cavadia Montes Pedro Jiménez De La Hoz TUTOR Wilson Nieto Bernal ASESOR Miguel Jimeno

SISTEMA DE RECOLECCIÓN, VISUALIZACIÓN Y ANÁLISIS DE DATOS DE COLEGIOS DEL DEPARTAMENTO DEL ATLÁNTICO El estudio en nuestra vida es muy importante, pues es el momento en donde se absorbe el conocimiento de una manera más sencilla en comparación a la adultez, esto quiere decir que nuestro primer ciclo de estudio es muy importante para nuestro desarrollo en el futuro, sobre esto habla Delgado, H. B. (2014) cuando se refiere a que “La educación es una realidad compleja en sí misma, ya que afecta a la totalidad del ser humano, entidad ciertamente compleja y multidimensional”. Esto muestra cómo las personas con no suelen alcanzar la potencialidad que deberían por el entorno en donde estudian o el método de enseñanza empleado, esto muestra que la importancia de escoger una buena institución académica desde joven es igual de importante como donde se cursará la educación universitaria. Según (Perdomo & Oloya, 2015), el rendimiento académico consta de muchas variables, entre ellas está el ambiente del aula de clases, la familia, los programas educativos, etc. La idea de este proyecto es modelar, diseñar e implementar una solución computacional que permita recolectar y visualizar esos datos que son poco accesibles de los colegios del departamento del Atlántico pero que pueden ayudar a tomar una mejor decisión al momento de escoger una institución educativa.

SYSTEMS ENGINEER

SYSTEM FOR THE COLLECTION, VISUALIZATION, AND ANALYSIS OF DATA FROM SCHOOLS IN THE DEPARTMENT OF ATLÁNTICO The study in our life is very important because it is the time where knowledge is absorbed more simply compared to adulthood, this means that our first cycle of study is very important for our future development, about this, speaks Delgado, H. B. (2014), when refers to that “Education, is a complex reality in itself, as it affects the whole human being, the certainly complex and multidimensional entity”. This shows how people often do not reach the potential they should because of the environment where they study or the teaching method employed, this shows that the importance of choosing a good academic institution from a young age is just as important as where the university education will be pursued. According to (Perdomo & Oloya, 2015), the academic performance consists of many variables, among them is the classroom environment, family, educational programs, etc. The idea of this project is to model, design, and implement a computational solution that allows to collect and visualize those data that are not very accessible from the schools of the department of Atlántico but that can help to make a better decision when choosing an educational institution.

AUTHORS José Camelo Mercado Diego Cavadia Montes Pedro Jiménez De La Hoz ADVISOR Wilson Nieto Bernal ADVISER Miguel Jimeno

INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN 64

AUTORES Eddy Cardona Magdaniel Andrés Pedraza Granados Elisvan Ruidiaz Marino TUTOR Wilson Nieto Bernal

DESARROLLO DE UNA APLICACIÓN MÓVIL PARA EL AUTOCUIDADO DE PACIENTES CON DIABETES TIPO 1 Gracias a la constante innovación y desarrollo que se ha estado manifestando actualmente tanto en el ámbito tecnológico como en el de la salud, es atrayente pensar en una posible compaginación entre ambos entornos con el fin de brindarle una mejor calidad de vida a las personas. Es por esto que se ha visto necesario modelar, diseñar e implementar una solución que contemple un adecuado monitoreo de pacientes a través de un análisis de datos en el cual se gestionará la información para posteriormente realizar una toma de decisiones que les permita un mejor autocuidado, además de posibilitarles visualizar gráficamente todo el seguimiento y con esto el usuario pueda observar su proceso de forma más intuitiva. Anexando que se preservará la integridad del paciente integrando una modelo de relación denominado P2M (Paciente a médico), utilizando las tecnologías necesarias con el fin de mantener la información de forma privada y segura, integrando una arquitectura bien estructurada para lograr una mayor precisión a la hora de tratar los datos del usuario y brindarle un informe más preciso de su salud a través de la aplicación.

SYSTEMS ENGINEER

DEVELOPMENT OF A MOBILE APPLICATION FOR SELF-CARE OF PATIENTS WITH TYPE 1 DIABETES Thanks to the constant innovation and development that has been manifesting both in the technological field and in the health field, it is attractive to think of a possible combination between both environments in order to provide people with a better quality of life. This is why it has been necessary to model, design and implement a solution that includes adequate patient monitoring through data analysis in which the information will be managed to subsequently make decisions that allow better self-care, In addition to enabling them to graphically visualize all the monitoring and with this the user can observe their process in a more intuitive way. Adding that the integrity of the patient will be preserved by integrating a relationship model called P2M (Patient to doctor), using the necessary technologies in order to keep the information private and secure, integrating a well-structured architecture to achieve greater precision in the time to treat the user’s data and provide a more accurate report of their health through the application.

AUTHORS Eddy Cardona Magdaniel Andrés Pedraza Granados Elisvan Ruidiaz Marino ADVISOR Wilson Nieto Bernal

INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN 66

AUTORES Daniel Carrillo García Fabricio Puche Guevara Jaime Sierra Hadechine TUTOR Wilson Nieto Bernal ASESOR Ricardo Villanueva Polanco

MODELAMIENTO, DISEÑO Y PROTOTIPADO DE LA OFICINA DE INSTRUMENTACIÓN PÚBLICA MEDIANTE UNA APLICACIÓN BASADA EN BLOCKCHAIN Con el surgimiento y el crecimiento del fenómeno que representa el blockchain, resultaron afectados varios aspectos de la vida humana [10]. Esto ha traído consigo el desarrollo de esta tecnología en varias industrias. En particular, ha habido interés en usarlo en el gobierno para administrar servicios públicos electrónicos, como configurar y mejorar el gobierno electrónico (e-government). Sin embargo, el estudio en profundidad de las soluciones prácticas de Blockchain en el sector gubernamental aún está poco investigado a pesar del creciente interés académico en esta área [18]. Los líderes en el tema de e-government en todo el mundo están comenzando tentativamente a comprender el potencial de blockchain y otras tecnologías de registros distribuidos, especialmente con respecto a su promesa de proporcionar soluciones de gestión de información más descentralizadas en el gobierno y hacer que las plataformas digitales públicas sean más transparentes y eficientes [10]. Es importante la legitimidad del gobierno, ya que este juega un papel crucial en la vida diaria de los ciudadanos en muchos países. Sin embargo, la falta de transparencia, el exceso de burocracia e incluso casos de corrupción, provocan una disminución de la confianza de los ciudadanos en la administración pública. Muchos países han estado tratando de detener esta tendencia por todos los medios posibles [13].

SYSTEMS ENGINEER

MODELING, DESIGN AND PROTOTYPING OF THE PUBLIC INSTRUMENTATION OFFICE THROUGH A BLOCKCHAIN-BASED APPLICATION With the rise and growth of the blockchain phenomenon, various aspects of human life have been affected [10]. This has brought about the development of this technology in various industries. In particular, there has been engagement in using it in government to manage electronic public services, such as setting up and improving e-government. However, the in-depth study of practical Blockchain solutions in the government sector is still under-researched despite growing academic interest in this area [18]. E-government leaders around the world are tentatively beginning to grasp the potential of blockchain and other distributed ledger technologies, especially about their promise to provide more decentralized information management solutions in government and make public digital platforms more transparent and efficient [10]. The legitimacy of the government is important, as it plays a crucial role in the daily lives of citizens in many countries. However, the lack of transparency, the excess of bureaucracy, and even cases of corruption cause a decrease in the confidence of citizens in the public administration. Many countries have been trying to stop this trend by all possible means [13].

AUTHORS Daniel Carrillo García Fabricio Puche Guevara Jaime Sierra Hadechine ADVISOR Wilson Nieto Bernal ADVISER Ricardo Villanueva Polanco

INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN 68

AUTORES Sebastián Combita Cayon Melyssa Solano Díaz Daniel Soto Jaimes TUTOR Wilson Nieto Bernal ASESOR Miguel Angel Jimeno Paba

FINDME, UNA APP WEB PARA LA BÚSQUEDA Y ENCUENTRO DE PERSONAS DESAPARECIDAS El fenómeno de la desaparición, independientemente de las causas que lo provocan, sigue afectando a millones de personas alrededor del mundo, especialmente en Colombia, donde el desplazamiento y la desaparición forzada ha provocado la separación de forma involuntaria de un gran número de familias a manos de la violencia y de diferentes grupos armados, donde las herramientas que actualmente maneja el estado para la búsqueda de las personas son restringidas, difíciles de utilizar, se encuentran desactualizadas u obsoletas. De la mano del reciente avance y aplicaciones encontrados en los campos de la inteligencia artificial, la minería de datos y el reconocimiento facial se hace claro que la implementación de una herramienta que haga uso de las bondades de las tecnologías emergentes para la búsqueda y encuentro de personas desaparecidas sería beneficiosa para la sociedad, es por esto que nace FindMe, una aplicación web cuyo propósito es, a partir de modelos de clustering y machine learning, conectar a personas víctimas del fenómeno de la desaparición con sus seres queridos. Esto, a través de una plataforma de uso intuitivo y amigable para sus usuarios.

SYSTEMS ENGINEER 69

FINDME, A WEB APP FOR SEARCHING AND FINDING MISSING PEOPLE The disappearance phenomenon, independent of its provoking causes, still affects millions of people around the world, especially Colombia, where forced displacement and disappearance has torn many families and relationships apart by the hands of violence and different armed groups, where most of the tools currently available and implemented by the state in regards of the search and finding of missing people are restricted, hard to use, outdated or obsolete. With the recent rise of knowledge and applications found on the fields of artificial intelligence, data mining and facial recognition, the implementation of a tool that makes use of the benefits of emerging technologies for the search of missing people it’s necessary for society, that’s the reason why FindMe was born, a web app whose purpose is, through clustering and machine learning models, to connect people who have been victims of the disappearance phenomenon with their loved ones. All through an intuitive and user-friendly platform.

AUTHORS Sebastián Combita Cayon Melyssa Solano Díaz Daniel Soto Jaimes ADVISOR Wilson Nieto Bernal ADVISER Miguel Angel Jimeno Paba

INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN 70

AUTORES Juan De La Cruz Núñez Orlando Meriño Carvajal Luis Orozco Pérez TUTOR Wilson Nieto Bernal ASESORES José David Posada Aguilar Juan Diego Teherán Olmos

ANÁLISIS DE IMÁGENES TOMADAS CON RESONANCIA MAGNETICA PARA LA CLASIFICACIÓN DEL ALZHEIMER UTILIZANDO TÉCNICAS DE DEEP LEARNING Hoy en día hay más de 50 millones de casos confirmados de la enfermedad de Alzheimer; la principal causa de demencia en adultos en todo el mundo, comúnmente llamada demencia senil. Los trabajos de investigación que varían en alcance, profundidad y enfoque son abundantes sobre el tema de abordar los signos y síntomas tempranos de la enfermedad de Alzheimer. En cuanto a los signos relacionados recientemente, estos han requerido numerosos métodos de detección prematura para permitir un diagnóstico y tratamiento precoces. Un campo popular pero que sufre por una plétora de condiciones poco estandarizadas es el campo de estudios para identificar su relación directa o indirecta con enfermedades neurodegenerativas, caso de la enfermedad de Alzheimer, un área de investigación llena de numerosos avances, aunque acompañada de tantos rechazos como de hallazgos y descubrimientos por parte de la comunidad médica. Diversos estudios separados ya han empleado métodos de algoritmos informáticos para comprender los datos cada vez mayores, complejos y considerables que se analizarán con los métodos tradicionales, con el fin de mejorar el diagnóstico temprano o descubrir nuevos tratamientos potenciales.

SYSTEMS ENGINEER

ANALYSIS OF IMAGES TAKEN WITH MAGNETIC RESONANCE FOR THE CLASSIFICATION OF ALZHEIMER’S USING DEEP LEARNING TECHNIQUES Nowadays there are more than 50 millions confirmed cases of Alzheimer’s disease; the main cause of dementia in adults around the world, commonly miscalled senile dementia. Investigation papers varying in scope, depth and focus are plentiful on the matter of addressing early Alzheimer’s disease signs and symptomatology. In regard to recently related signs, these had yell numerous premature detection methods to allow an early diagnosis and treatment. A popular yet suffering from a plethora of under-standardized conditions in the field of studies to indentify its direct or indirect relation with neurodegeneratives diseases, case in point the Alzheimer’s disease, an investigatory area filed with numerous breakthroughs albeit accompanied by as many dismissals to its findings and discoveries by the medical community. Separate and divers studies have already employed computer algorithm methods to understand the ever-growing, complex and sizeable data to be analysed with by traditional methods, in order to enhance early diagnosis, or uncover potential new treatments.

AUTHORS Juan De La Cruz Núñez Orlando Meriño Carvajal Luis Orozco Pérez ADVISOR Wilson Nieto Bernal ADVISERS José David Posada Aguilar Juan Diego Teherán Olmos

INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN 72

AUTORES María Duarte Mejía Alejandro González Sagbini Samir Pérez Bazza TUTOR Wilson Nieto Bernal ASESOR Augusto Salazar

PROTOTIPO DE APLICACIÓN MÓVIL PARA ORIENTACIÓN DE PACIENTES CON PROBLEMAS MENTALES La salud mental es una disciplina que, aunque indudablemente es indispensable para el ser, no cuenta aún con los canales suficientes para ser tratada de manera efectiva no solo en Colombia sino el mundo. Se han identificado problemas tanto sociales como técnicos al momento de implementar estrategias resolutivas. Por ejemplo, quienes desean acudir a estos servicios son juzgados por su contexto social o simplemente no cuentan con la suerte de encontrar un especialista que resuelva sus dudas o problemas. Sólo en Colombia, la tasa de suicidios anuales está en 2.350 personas. Un número realmente preocupante, teniendo en cuenta que la gran mayoría de estas personas son jóvenes. Detectamos la necesidad de generar un espacio lo suficientemente seguro para que aquellos que necesiten ayuda puedan conseguirla. Se debía generar ese espacio, pero realizarlo lo suficientemente accesible, con el fin de que cualquier persona en cualquier rango de edad o estrato tuviese la misma facilidad. Este aplicativo móvil nació con el fin de plasmar una huella social en nuestro país, brindándole al usuario final ayuda personalizada e instantánea por parte de especialistas y contenido que se considera relevante para su condición.

SYSTEMS ENGINEER

MOBILE APPLICATION PROTOTYPE FOR ORIENTATION OF PATIENTS WITH MENTAL PROBLEMS Mental health is a discipline that, although it is undoubtedly essential for any human being, it does not yet have sufficient ways to be treated effectively not only in Colombia but the world. Both social and technical problems have been identified when implementing resolution strategies. For example, those who want to get help are judged by their social surroundings or simply do not have the luck to find a specialist who gives them the help that they need. In Colombia alone, the annual suicide rate is 2,350 people. A really worrying number, considering that most of these people are young. We detected the need to generate a space that is safe enough so that those who need help can reach for it. This space had to be created, but we had to make sure it was as accessible as possible, so that anyone in any age range or financial income would have the same possibilities. This mobile application was born in order to create a social footprint in our country, providing users with personalized and instant help from specialists and content that is considered relevant to their condition.

AUTHORS María Duarte Mejía Alejandro González Sagbini Samir Pérez Bazza ADVISOR Wilson Nieto Bernal ADVISER Augusto Salazar

INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN 74

AUTORES José Fernández López Daniel Meza Varela Andrés Munive Puertas TUTOR Wilson Nieto Bernal ASESOR Lucy Garcia Ramos

DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA APLICACIÓN WEB PARA ENLAZAR PACIENTES CON EXPERTOS MÉDICOS En el mundo existen aplicaciones web y móviles que permiten a las personas dar una solución rápida a muchas necesidades básicas y también a muchas necesidades que aunque no son indispensables sí permiten mejorar la calidad de vida de las personas. Esto genera que quienes viven en las sociedades modernas dependen en gran parte de sus dispositivos electrónicos (celulares, computadores, tablets, etc) para hacer sus actividades diarias como pedir comida y hacer compras a domicilio, hacer videollamadas, solicitar transporte, etc. A pesar de esto, en Colombia muchas personas no tienen un acceso eficiente a la salud, ya que aunque la mayoría están inscritos en una EPS (Entidad Promotora de Salud), estas entidades prestan un servicio muy lento en cuanto a la asignación de citas con doctores especialistas y en vista de la urgencia de algunos casos, muchos pacientes prefieren contactar con un especialista por sus propios medios pero en la mayoría de ocasiones el proceso de la búsqueda suele tomar mucho tiempo. Dada esta situación, en este proyecto se desarrolló e implementó una aplicación web llamada InMedic, que les permitirá a los pacientes con una necesidad especial en cualquier área de la salud, encontrar un doctor de forma rápida y sencilla, para así poder generar una cita en cuestión de minutos, ya sea presencial o virtual. Luego, un doctor independiente de esa área podrá aceptar (o rechazar) la solicitud. En caso de ser aceptada se generará una cita en una fecha acordada por el doctor y por el paciente. Además, beneficiará a muchos especialistas independientes a atender pacientes diariamente en su horario de disponibilidad, lo cual les traerá beneficio económico y a nuestros pacientes una relación directa con el experto médico que promoverá la eficacia en la atención médica.

SYSTEMS ENGINEER

DEVELOPMENT AND IMPLEMENTATION OF A WEB APPLICATION TO LINK PATIENTS WITH MEDICAL EXPERTS In the world there are web and mobile applications that allow people to provide a quick solution to many basic needs and also to many needs that although they are not indispensable, they do allow people to improve their quality of life. This generates that those who live in modern societies depend largely on their electronic devices (cell phones, computers, tablets, etc.) to do their daily activities such as ordering food and shopping at home, making video calls, requesting transportation, etc. Despite this, in Colombia many people do not have efficient access to health care, since although most of them are enrolled in an EPS (Entidad Promotora de Salud), these entities provide a very slow service in terms of assigning appointments with specialist doctors and in view of the urgency of some cases, many patients prefer to contact a specialist by their own means but in most occasions the search process usually takes a long time. Given this situation, this project developed and implemented a web application called InMedic, which will allow patients with a special need in any area of health to find a doctor quickly and easily, in order to generate an appointment in a matter of minutes, either in person or virtually. Then, an independent doctor in that area will be able to accept (or reject) the request. If accepted, an appointment will be generated on a date agreed upon by the doctor and the patient. In addition, it will benefit many independent specialists to see patients on a daily basis during their hours of availability, which will bring economic benefit to them and to our patients a direct relationship with the medical expert that will promote efficiency in medical care.

AUTHORS José Fernández López Daniel Meza Varela Andrés Munive Puertas ADVISOR Wilson Nieto Bernal ADVISER Lucy Garcia Ramos

INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN 76

AUTORES José Fernández López Daniel Meza Varela Andrés Munive Puertas TUTOR Wilson Nieto Bernal

DISEÑO Y MODELADO DE UNA APLICACIÓN WEB ACORDE CON EL CUMPLIMIENTO GENERAL DE PROTECCIÓN DE DATOS GDPR En el siguiente apartado describiremos minuciosamente el diseño y la implementación de una aplicación que cumpla con las reglamentaciones impuestas por el GDPR [1] validando cada una de los pasos a implementar. En este proyecto se utilizó como ejercicio el registro de historias clínicas. Ya que, en estas se utilizan muchos datos personales del cliente. Nombre, teléfono, trabajo, condición financiera entre otros datos que van estructurando el formato y la personalidad de una persona. Estos, al caer en manos equivocadas pueden traer consecuencias inimaginables. Por esa razón, la intervención de los datos para brindar su seguridad y privacidad son primordiales. En los diferentes países del mundo, se han dado cuenta de esta problemática y las grandes desventajas que trae para la sociedad moderna, donde cada día es más necesario guardar información de todo tipo. Los países europeos al estar al tanto de esta problemática decidieron aplicar medidas drásticas a estos sistemas de información, entre estos se encuentran la más importante, conocida como GPRD. Esta es la reglamentación consta de una serie de procedimientos para el tratamiento de datos sensibles, en estas reglamentaciones se dicta mantener el registro de los datos, al igual que su clasificación y encriptación de estos datos para su privacidad y seguridad.

SYSTEMS ENGINEER

DESIGN AND MODELING OF A WEB APPLICATION IN ACCORDANCE WITH GENERAL GDPR DATA PROTECTION COMPLIANCE In the following section, we will describe in detail the design and implementation of an application that complies with the regulations imposed by the GDPR [1], validating each of the steps to be implemented. Since, in the medical records, many personal data of the client are used. Name, address, telephone, work, among other data that structure the format and personality of a person. These, falling into the wrong hands can bring unimaginable consequences. For that reason, data intervention to provide your security and privacy are paramount. In the different countries of the world, they have become aware of this problem and the great disadvantages it brings to modern society, where every day it is more necessary to store information of all kinds. European countries, being aware of this problem, decided to apply drastic measures to these information systems, among these are the most important, known as GPRD. This regulation consists of a series of procedures for the treatment of sensitive data, in these regulations it is dictated to maintain the registration of the data, as well as its classification and encryption of this data for its privacy and security.

AUTHORS José Fernández López Daniel Meza Varela Andrés Munive Puertas ADVISOR Wilson Nieto Bernal

INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN 78

AUTORES Jesús Lozano Hoyos José Padilla Gamarra Cristian Porto Candamil TUTOR Wilson Nieto Bernal

FACTORES CLAVES QUE DESCRIBEN LOS RESULTADOS DE PRUEBAS SABER 11 EN EL DEPARTAMENTO DEL ATLÁNTICO USANDO TÉCNICAS DE ANALÍTICA DE DATOS El propósito de este proyecto es aplicar técnicas de análisis de datos a los resultados de las Pruebas Saber 11 del segundo semestre del 2020 para identificar factores que determinan el rendimiento de los estudiantes al momento de realizar la prueba. Dada la problemática que representa el posible bajo o medio rendimiento en las pruebas presentadas por los estudiantes del departamento, según información basada en resultados de la prueba anteriormente mencionada y en respuestas a preguntas sociales, demográficas y/o económicas realizadas por ICFES a los estudiantes, buscamos deducir o inferir los elementos por los que los estudiantes puedan presentar más dificultades o, por el contrario, los elementos que puedan mejorar el rendimiento de los estudiantes durante la prueba o en el proceso de estudio de la misma. Este informe cumple el propósito de enunciar y describir las etapas por las que atraviesa el proyecto, iniciando por un proceso de investigación, donde se consultan artículos de investigación provenientes de varias fuentes, después de ser sometidos por un proceso de depuración. Segundo, se obtiene y se analiza el conjunto de datos de la página web de datos abiertos de Colombia, el cual contiene resultados anónimos de las Pruebas Saber 11 del segundo semestre del 2020. Tercero, algunos de los atributos pasan por varios algoritmos de pre-procesado, como la separación de los datos provenientes de otros departamentos, o la asignación de valores numéricos a atributos no numéricos. Cuarto, se aplican a los datos ya “limpios” los algoritmos de clustering necesarios para poder visualizar los datos según las variables de interés. Por último, se evidencian los resultados y las conclusiones derivadas de estos.

SYSTEMS ENGINEER

KEY FACTORS THAT DESCRIBE THE RESULTS OF SABER 11 TESTS IN THE DEPARTMENT OF ATLÁNTICO USING DATA ANALYTICS TECHNIQUES The purpose of this project is to apply data analysis techniques to the results of the Pruebas Saber 11 of the second semester of 2020 to identify factors that determine the performance of the students at the time of taking the test. Given the problem represented by the possible low or average performance in the tests presented by the students of the department, according to information based on the results of the aforementioned test and in answers to social, demographic and/or economic questions made by ICFES to the students, we seek to deduce or infer the elements by which the students may present more difficulties or, on the contrary, the elements that may improve the performance of the students during the test or in the process of studying it. This report fulfills the purpose of enunciating and describing the stages through which the project goes through, starting with a research process, where research articles from various sources are consulted, after being subjected to a filtering process. Second, the data set from the Colombian open data website is obtained and analyzed, which contains anonymous results from the Pruebas Saber 11 of the second semester of 2020. Third, some of the attributes go through several algorithms of pre-processing, such as separating data from other departments, or assigning numeric values to non-numeric attributes. Fourth, the necessary clustering algorithms are applied to the already “clean” data to let us visualize the data according to the variables of interest. Finally, the results and the conclusions derived from them are evidenced.

AUTHORS Jesús Lozano Hoyos José Padilla Gamarra Cristian Porto Candamil ADVISOR Wilson Nieto Bernal

INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN 80

AUTORES Carlos Menassa Propato Jorge Riaño Pérez Mario Rodríguez Urieta TUTOR Wilson Nieto Bernal ASESOR Juan Teherán

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA APLICACIÓN WEB PARA ENLAZAR LOS SERVICIOS DE MANTENIMIENTO DE VEHÍCULOS CON CLIENTES Y PROVEEDORES DE SERVICIO En el presente trabajo de investigación se presenta una metodología del tema de diseño e implementación para enlazar los servicios de mantenimiento de vehículos con clientes a partir de un modelo de comercio electrónico contemporáneo muy usado en las empresas conocido como C2B, para así ajustarse a las necesidades individuales de los usuarios. Con base en lo anterior, se desarrollará un aplicativo web para permitirle a los clientes visualizar de manera concreta su funcionamiento. Por lo que se expone un diseño referido al tema del comercio electrónico. Aquí entra en juego un concepto clave, cuyo nombre es el C2B (Customer-toBusiness o Consumidor a Negocio). El modelo anterior busca adaptarse a las necesidades latentes de los usuarios satisfaciendo las mismas para brindar un servicio o producto de calidad. El servicio web funcionara como intermediario para prestar servicio de reparación de autos entre los usuarios y los proveedores del servicio de reparación técnico-mecánico. Este servicio funcionará y ofrecerá beneficios para toda la ciudad de Barranquilla y será capaz de conectarse con diferentes instituciones y talleres técnico-mecánicos para ofrecerle mayor gama de posibilidades a los usuarios y/o escoger el taller de su mayor preferencia.

SYSTEMS ENGINEER

DESIGN AND IMPLEMENTATION OF A WEB APPLICATION TO LINK VEHICLE MAINTENANCE SERVICES WITH CUSTOMERS AND SERVICE PROVIDERS This research work presents a design and implementation methodology to link vehicle maintenance services with customers based on a contemporary e-commerce model widely used in companies known as C2B, to adjust to the individual needs of users. Based on the above, a web application will be developed to allow customers to concretely visualize its operation. Thus, a design is presented that refers to the subject of e-commerce. Here comes into play a key concept, whose name is C2B (Customer-to-Business). The above model seeks to adapt to the latent needs of users by satisfying them to provide a quality service or product. The web service will function as an intermediary to provide car repair service between users and the technical-mechanical repair service providers. This service will work and offer benefits for the entire city of Barranquilla and will be able to connect with different institutions and technical-mechanical workshops to offer a wider range of possibilities to users and/or choose the workshop of their choice.

AUTHORS Carlos Menassa Propato Jorge Riaño Pérez Mario Rodríguez Urieta ADVISOR Wilson Nieto Bernal ADVISER Juan Teherán

INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN 82

AUTORES Manuel Rodríguez Orozco Juan Useche Acosta Rafael Velandia Jaimes TUTOR Wilson Nieto Bernal

MODELO Y DISEÑO DE UNA APLICACIÓN PARA SIMULAR LAS TRANSACCIONES EN LA BOLSA DE COLOMBIA Stocksimulator es una aplicación que busca simular transacciones en la bolsa de valores colombiana, con el fin de ayudar a personas que estén interesadas en el tema de inversión en la bolsa, a comprender como es el funcionamiento de la bolsa, esto no solo a través de simulación de transacciones, sino también explicando temas clave a partir de una serie de guías y tutoriales, que ayudarán al usuario a entender cómo afecta a una empresa la repartición de sus acciones por medio de la compra y venta de estas. En la actualidad, hay un gran interés por parte de las personas en invertir en el mercado de valores. Sin embargo, hay un gran halo de desinformación que se presta para grandes malentendidos. Por lo que es de suma la importancia implementar un simulador, que permita a las personas del común comprender el funcionamiento de la bolsa de valores y que permita experimentar con ella, sin ninguna penalización económica. Es por esto que, modelar, diseñar e implementar, un simulador de bolsa que facilite la etapa de investigación para principiantes y personas interesadas en invertir sería de gran importancia, aún más si se enfoca en un contexto más cerrado como lo podría ser la bolsa de valores colombiana. Esto se hará utilizando técnicas de simulación y de análisis en stock market.

SYSTEMS ENGINEER

MODEL AND DESIGN OF AN APPLICATION TO SIMULATE TRANSACTIONS ON THE COLOMBIAN STOCK EXCHANGE Stocksimulator is an application that seeks to simulate transactions in the Colombian stock market, in order to help people who are interested in investing in the stock market, to understand how the stock market works, not only through simulation of transactions, but also explaining key issues from a series of guides and tutorials, which will help the user to understand how it affects a company the distribution of its shares through the purchase and sale of these. Currently, there is a great interest on the part of people in investing in the stock market. However, there is a great deal of misinformation that lends itself to great misunderstandings. Therefore, it is of utmost importance to implement a simulator that allows ordinary people to understand how the stock market works and to experiment with it, without any economic penalty. This is why modeling, designing and implementing a stock market simulator that facilitates the research stage for beginners and people interested in investing would be of great importance, even more so if it focuses on a more closed context such as the Colombian stock market. This will be done using simulation and stock market analysis techniques.

AUTHORS Manuel Rodríguez Orozco Juan Useche Acosta Rafael Velandia Jaimes ADVISOR Wilson Nieto Bernal

ÍNDICE INDEX

Herramienta informática para gestión de demanda integrando energía renovable Computer tool for demand side management integrating renewable energy

Instalación eléctrica segura en viviendas para comunidades en condiciones vulnerables Safe electric installation in homes for communities in difficult situations

Instalación eléctrica residencial adecuada para la carga de un vehículo eléctrico Residential electrical installation suitable for charging an electric vehicle

Sistema de inyección de energía a la red con un micro-aerogenerador Energy injection system to grid with a micro wind turbine

Aerogeneradores para sistemas de alumbrado Wind turbines for lighting systems

Desarrollo de un estudio de prefactibilidad técnica y económica para la sustitución de plantas diésel por soluciones basadas en energías renovables en localidades priorizadas de las zonas no interconectadas (ZNI) de Colombia Development of a technical and economic pre-feasibility study for the substitution of diesel plants for solutions based on renewable energies in prioritized locations in the non-interconnected zones (NIZ) of Colombia

Sistema de compensación reactiva para las instalaciones de recarga de buses eléctricos Reactive compensation system for electric bus charging installations

100

Herramienta para analizar los efectos de la recarga de buses eléctricos sobre redes de distribución Computer tool to analyze the effects of electric bus charging on distribution networks

102

Sistema de alimentación híbrido on-grid para un edificio On-grid hybrid power supply system for a building

104

Herramienta para el análisis de la introducción de los EVs en el STN Software tool for the analysis of the introduction of EVs in the STN

INGENIERÍA ELÉCTRICA 86

AUTORES David Cabrera Andrade Ludys Fontalvo Escorcia TUTOR José Soto Ortiz ASESOR Adriana Arango Manrique

HERRAMIENTA INFORMÁTICA PARA GESTIÓN DE DEMANDA INTEGRANDO ENERGÍA RENOVABLE En el presente resumen se muestran los resultados alcanzados durante la ejecución del proyecto “Herramienta informática para gestión de demanda integrando energía renovable.” Esta herramienta informática, nombrada GESTA, mejorará la calidad de vida de los usuarios debido a que proveerá practicidad, monitoreo y autogestión de sus recursos energéticos. Así mismo, permite evidenciar una disminución en los costos del servicio eléctrico gracias a la integración de energías renovables para la gestión de la demanda y la implementación del sistema tarifario alternativo de tiempos de uso (TOU). La problemática abordada por este proyecto consiste en el desconocimiento de la forma adecuada de manejar los datos provistos por la infraestructura de medición inteligente con el fin de aprovechar la información para realizar una gestión de demanda. Para el diseño de la herramienta se contemplaron 3 alternativas basadas en diferentes técnicas de gestión de demanda: llenado de valles, desplazamiento de carga y recorte de picos, esta última fue la opción elegida según criterios tales como la facilidad de implementación y el ahorro en la factura. La validación del funcionamiento de la herramienta fue realizada comparando el ahorro mensual estimado y el ahorro mensual real de un usuario residencial que cuenta con un sistema fotovoltaico. Como resultado de este proyecto se concluyó que se cumplió con el objetivo general, ya que se logró diseñar una herramienta informática para gestión de demanda capaz de recortar picos de consumo a partir de la generación de energía renovable del usuario y estimar ahorros tanto para sistemas tarifarios convencionales y de tipo TOU.

ELECTRIC ENGINEERING 87

COMPUTER TOOL FOR DEMAND SIDE MANAGEMENT INTEGRATING RENEWABLE ENERGY This summary shows the results achieved during the execution of the project “Computer tool for demand side management integrating renewable energy.” This computer tool, named GESTA, will improve the quality of life of users because it will provide practicality, monitoring and self-management of their energy resources. Likewise, it demonstrates a decrease in the costs of the electrical service thanks to the integration of renewable energies for the management of demand and the implementation of the alternative tariff system of times of use (TOU). The problem addressed by this project is the lack of knowledge of the proper way to handle the data provided by the smart metering infrastructure in order to take advantage of the information to perform demand side management. For the design of the tool, 3 alternatives were considered based on different demand side management techniques: valley filling, load shifting and peak clipping, the latter was the option chosen according to criteria such as ease of implementation and savings in energy consumption. The validation of the tool’s operation was carried out by comparing the estimated monthly savings and the actual monthly savings of a residential user who has a photovoltaic system (PV system). As a result of this project, it was concluded that the general objective was met, since it was possible to design a computer tool for demand side management capable of cutting consumption peaks from the user’s renewable energy generation and estimating savings for both rate systems conventional and TOU type.

AUTHORS David Cabrera Andrade Ludys Fontalvo Escorcia ADVISOR José Soto Ortiz ADVISER Adriana Arango Manrique

INGENIERÍA ELÉCTRICA 88

AUTORES Jesús Olivo Titus Cristian Pastor De Moya TUTOR José Soto Ortiz ASESOR Ingrid Oliveros Pantoja

INSTALACIÓN ELÉCTRICA SEGURA EN VIVIENDAS PARA COMUNIDADES EN CONDICIONES VULNERABLES En Colombia se presentaron 241 accidentes de electrocución en el 2019 por instalaciones eléctricas inseguras, de los cuales solo sobrevivieron 16 personas. Por esta razón, realizamos el proyecto que propone una solución basada en el diseño de una instalación eléctrica básica, segura y accesible para las viviendas en condiciones vulnerables de la ciudad. El objetivo de este proyecto es presentar los resultados de realizar el diseño de la instalación para la casa segura que contempló el cumplimiento normativo, especialmente del RETIE y de la norma NTC 2050. La metodología implementada requirió inicialmente, de la caracterización de viviendas en los barrios con mayor cantidad de electrocuciones, los cuales fueron: El Esfuerzo, Las moras etapa 1, Las moras etapa 3, Las moras etapa 4. Seguidamente, se establecieron los modelos de trabajo y los criterios de ingeniería que permitieron elaborar un diseño tipo y sus respectivas adaptaciones. Finalmente, se validaron los modelos desde el punto de vista técnico y económico. Esto nos permite concluir que es posible mejorar las condiciones de seguridad eléctrica en las viviendas vulnerables con poco presupuesto y el cumplimiento total de las normas. Recomendamos elaborar un plan de mejoramiento para estas viviendas apoyados en un programa apoyado por la alcaldía u otra entidad gubernamental.

ELECTRIC ENGINEERING

SAFE ELECTRIC INSTALLATION IN HOMES FOR COMMUNITIES IN DIFFICULT SITUATIONS In Colombia, there were 241 electrocution accidents in 2019, with only 16 individuals surviving owing to hazardous electrical installations. As a result, we developed a concept that suggests a solution based on the design of a basic, safe, and accessible electrical installation for households in urban areas that are vulnerable. The goal of this project is to show the findings of the safe house installation design that considered regulatory compliance, particularly the RETIE and NTC 2050 standards. Initially, the system required the classification of dwellings in the areas with the highest number of electrocutions, which were: El Esfuerzo, Las moras etapa 1, Las moras etapa 3, Las moras etapa 4. Then, working models and engineering criteria were developed, allowing for the development of a standard design and its adjustments. Finally, both technical and economic validations were performed on the models. This leads us to the conclusion that with a minimal budget and full compliance with requirements, it is possible to enhance electrical safety conditions in susceptible dwellings. We urge that a program backed by the mayor’s office or another municipal institution prepare an improvement plan for these residences.

AUTHORS Jesús Olivo Titus Cristian Pastor De Moya ADVISOR José Soto Ortiz ADVISER Ingrid Oliveros Pantoja

INGENIERÍA ELÉCTRICA 90

AUTORES Yoabis Cardona Fonseca Laura Morales Gutiérrez TUTOR José Soto Ortiz ASESOR Ingrid Oliveros Pantoja

INSTALACIÓN ELÉCTRICA RESIDENCIAL ADECUADA PARA LA CARGA DE UN VEHÍCULO ELÉCTRICO En el presente resumen queremos mostrar los resultados alcanzados en la ejecución o realización del proyecto “Instalación eléctrica residencial adecuada para la carga de un vehículo eléctrico”, para lograr resolver la siguiente problemática: El sector residencial de la ciudad de Barranquilla no está preparado para la movilidad eléctrica. Las instalaciones eléctricas no tienen la capacidad, ni la infraestructura para la carga de vehículos eléctricos. El presente proyecto brindará una solución para la carga residencial de los vehículos eléctricos. Partirá del estudio de la infraestructura existente de la instalación eléctrica y se planteará la correcta adecuación para la inserción del vehículo en el consumo residencial. Por lo tanto, lograremos que las personas que no cuentan con la posibilidad de acceder al servicio tengan una forma de cargar sus vehículos eléctricos en sus hogares. Para la realización de este proyecto se estudiaron 3 soluciones posibles: carga suministrada con energía solar, carga suministrada por la red y carga suministrada por un sistema híbrido (solar + red). Para analizar estas soluciones se tuvieron en cuenta los criterios de cumplimiento de normativas, criterio de espacio o área ocupada, criterio económico, criterio de seguridad y criterio de confiabilidad. Establecidos los requerimientos, los criterios de diseño y la evaluación de las posibles soluciones teniendo en cuenta restricciones económicas ambientales y sociales para el desarrollo y aplicabilidad del proyecto, la mejor opción es la solución con suministro a la red para la carga del vehículo. Nuestro objetivo principal consiste en “Diseñar la instalación eléctrica para la carga de un vehículo eléctrico en el sector residencial’’ El cual tiene un impacto social, ambiental y económico en los estratos 3, 4 y 5 de la ciudad de Barranquilla.

ELECTRIC ENGINEERING

RESIDENTIAL ELECTRICAL INSTALLATION SUITABLE FOR CHARGING AN ELECTRIC VEHICLE In this summary we want to show the results achieved in the execution or realization of the project “Residential electrical installation suitable for charging an electric vehicle”, in order to solve the following problem: The residential sector of the city of Barranquilla is not prepared for electric mobility. Electrical installations do not have the capacity or the infrastructure to charge electric vehicles. This project will provide a solution for the residential charging of electric vehicles. It will start from the study of the existing infrastructure of the electrical installation and the correct adaptation for the insertion of the vehicle in residential consumption will be considered. Therefore, we will ensure that people who do not have the possibility of accessing the service have a way to charge their electric vehicles at home. To carry out this project, 3 possible solutions were studied: charging supplied with solar energy, charging supplied by the grid and charging supplied by a hybrid system (solar + grid). To analyze these solutions, the criteria of compliance with regulations, criteria of space or occupied area, economic criteria, security criteria and reliability criteria were taken into account. Once the requirements, the design criteria and the evaluation of the possible solutions have been established, taking into account economic, environmental and social restrictions for the development and applicability of the project, the best option is the solution with supply to the network for charging the vehicle. Our main objective is to “Design the electrical installation for charging an electric vehicle in the residential sector’’, which has a social, environmental and economic impact on strata 3, 4 and 5 of the city of Barranquilla.

AUTHORS Yoabis Cardona Fonseca Laura Morales Gutiérrez ADVISOR José Soto Ortiz ADVISER Ingrid Oliveros Pantoja

INGENIERÍA ELÉCTRICA 92

AUTORES Santiago Castro Rios Sebastián Páez Toloza TUTOR José Soto Ortiz ASESORES Mauricio Pardo Juan Diego Pulgarin

SISTEMA DE INYECCIÓN DE ENERGÍA A LA RED CON UN MICRO-AEROGENERADOR La Universidad del Norte cuenta con un aerogenerador a pequeña escala, diseñado para operar aislado de la red eléctrica. Con el fin de aprovechar el potencial de generación, se propone el objetivo de diseñar una arquitectura que sea capaz de entregar esta energía a la red. El problema consiste en que el sistema actual cuenta con dos baterías de 7.5 Ah, pero las recomendadas por el fabricante deben tener una capacidad de 100 Ah. Para resolver el problema, se proponen distintas configuraciones: supercondensadores, resistencias o conexión híbrida con un nuevo circuito directo a la red. Las soluciones propuestas cumplen con las recomendaciones de las normas NTC 2050 (Norma Técnica Colombiana), NTC 5725, Ley 1715 del 2014 y el RETIE (Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas), con las cuales se garantiza la seguridad de la instalación eléctrica. De las tres soluciones planteadas, se escoge la conexión híbrida con un nuevo circuito directo a la red, puesto que es la única alternativa capaz de cumplir con cada uno de los requerimientos de diseño. Posteriormente, se realizaron pruebas de funcionamiento a la configuración seleccionada, las cuales incluyeron diferentes velocidades del viento; esto último con el fin de simular condiciones reales de operación. La implementación de este modelo de generación tiene un impacto positivo en los ámbitos social, económico, ambiental, tecnológico y de innovación en la Universidad del Norte. Se concluye que la solución propuesta responde de manera efectiva a la problemática, con lo cual se cumple el objetivo del proyecto. Adicionalmente, se anexa un manual de instalación donde se presentan los equipos necesarios y las indicaciones paso a paso para implementar la instalación.

8 12 1. Aerogenerador 600 W 2. Puente rectificador 3. Condensador Capacitor de 100 uF 4. Conversor DC/DC Buck (24-80V)/24V 5. Conversor DC/DC Boost (5-35V)/35V 6. Inversor tipo grid 7. Controlador MPPT 8. Batería (2 unidades de 12V, 7.5Ah) 9. PLC

10. Relés 11. Sensor digital de tensión 12. Sensor análogo de tensión 13. Conversor DC/DC Boost (5-24V)/24V REF.

DESCRIPCION

CANT.

PL. REF.

MATERIAL

ESPECIFICACIONES OBSERVACIONES

UNIVERSIDAD DEL NORTE SEDE BARRANQUILLA

Los cables de conexión deben estar limitados a que circule una corriente máxima de 25 A ENTREGABLE PROY

DIAGRAMA TRIFILAR DE CONEXIONES

FECHA: 28/05/22

DISEÑADORES: SEBASTIÁN PÁEZ Y SANTIAGO CASTRO

PROYECTO

REVISA: JOSÉ SOTO

PL. No.: 01

ELECTRIC ENGINEERING

ENERGY INJECTION SYSTEM TO GRID WITH A MICRO WIND TURBINE The Universidad del Norte has a small-scale wind turbine, designed to operate isolated from the electricity grid. In order to take advantage of the generation potential, the objective is to design an architecture that is capable of delivering this energy to the grid. The problem is that the current system has two 7.5 Ah batteries, but those recommended by the manufacturer must have a capacity of 100 Ah. To solve the problem, different configurations are proposed: supercapacitors, resistors or hybrid connection with a new direct circuit to the network. The proposed solutions comply with the recommendations of the NTC 2050 (Norma Técnica Colombiana), NTC 5725, Ley 1715 del 2014 and the RETIE (Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas), with which the safety of the electrical installation is guaranteed. Of the three solutions proposed, the hybrid connection with a new direct circuit to the network is chosen, since it is the only alternative capable of fulfill each of the design requirements. Subsequently, performance tests were carried out on the selected configuration, which included different wind speeds; the latter in order to simulate real operating conditions. The implementation of this generation model has a positive impact on the social, economic, environmental, technological and innovation fields at Universidad del Norte. It is concluded that the proposed solution responds effectively to the problem, thus fulfilling the objective of the project. Additionally, an installation manual is attached where the necessary equipment and step-by-step indications to implement the installation are presented.

10. Relés 11. Sensor digital de tensión 12. Sensor análogo de tensión 13. Conversor DC/DC Boost (5-24V)/24V REF.

DESCRIPCION

CANT.

PL. REF.

MATERIAL

ESPECIFICACIONES OBSERVACIONES

UNIVERSIDAD DEL NORTE SEDE BARRANQUILLA

Los cables de conexión deben estar limitados a que circule una corriente máxima de 25 A ENTREGABLE PROY

DIAGRAMA TRIFILAR DE CONEXIONES

FECHA: 28/05/22

DISEÑADORES: SEBASTIÁN PÁEZ Y SANTIAGO CASTRO

PROYECTO

REVISA: JOSÉ SOTO

PL. No.: 01

AUTHORS Santiago Castro Rios Sebastián Páez Toloza ADVISOR José Soto Ortiz ADVISERS Mauricio Pardo Juan Diego Pulgarin

INGENIERÍA ELÉCTRICA 94

AUTORES Iván Hernández Tejeda TUTOR José Soto Ortiz ASESOR Ingrid Oliveros Pantoja

AEROGENERADORES PARA SISTEMAS DE ALUMBRADO En el presente resumen se muestran los resultados obtenidos durante la ejecución del proyecto denominado “Aerogeneradores para sistemas de alumbrado” , el cual propone resolver la siguiente problemática: El aerogenerador tipo Darrieus ubicado en la Universidad del Norte, específicamente en los laboratorios de la Facultad de Ingeniería Eléctrica no se encontraba en funcionamiento. Lo anterior, genera un desaprovechamiento de este recurso energético utilizable, restringiendo así el uso del prototipo, el cual se podría utilizar para proponer una alternativa de solución energética frente a aplicaciones cotidianas, tal como lo puede llegar a ser los sistemas de alumbrado. Por lo cual, se propone el uso de este dispositivo fabricado por estudiantes de semestres para beneficiar en futuras aplicaciones áreas públicas mediante el aprovechamiento de la energía eólica. A través de la construcción y el diseño de nuevos componentes del aerogenerador, en donde se implementó el uso de imanes permanentes y un conversor AC/DC. Se analizó esta solución propuesta teniendo en cuenta el cumplimiento de normativas y todos aquellos requerimientos de diseños, especialmente el económico. Una vez desarrollada la solución planteada con base a los criterios y normativas se procedió a realizar una evaluación acerca de los impactos que dicho proyecto puede llegar a tener, siendo estos de ámbito social, económico y tecnológico. Finalmente, se analizaron los resultados obtenidos mediante las pruebas realizadas para validar el funcionamiento del prototipo, en donde se encontraron comportamiento comunes de un generador sincrónico de imanes permanentes y que a su vez es capaz de alimentar una luminaria, además de analizar que en el aspecto mecánico hay que realizar estudios a detalle que permitan de cierta manera reducir las variables que limitan el funcionamiento del mismo, tal como lo es los coeficientes de fricción de las piezas móviles que componen el equipo en cuestión.

ELECTRIC ENGINEERING

WIND TURBINES FOR LIGHTING SYSTEMS

This summary shows the results obtained during the execution of the project called “Wind turbines for lighting systems”, which proposes to solve the following problem: The Darrieus type wind turbine located at the Universidad del Norte, specifically in the laboratories of the Faculty of Electrical Engineering was not in operation. The foregoing generates a waste of this usable energy resource, by restricting the use of the prototype, which could be used to propose an alternative energy solution for everyday applications, such as lighting systems. Therefore, the use of this device manufactured by previous semester students is proposed to benefit public areas in future applications using wind energy. Through the construction and design of new wind turbine components, by using permanent magnets and an AC/DC converter. This proposed solution was analyzed considering compliance with regulations and all those design requirements, especially the economic one. Once the proposed solution was developed based on the criteria and regulations, an evaluation was carried out on the impacts that said project may have, these being social, economic, and technological. Finally, the results obtained through the tests carried out to validate the operation of the prototype were analyzed, where common behavior of a synchronous generator of permanent magnets and which in turn is capable of powering a luminaire were found, in addition to analyzing that in the aspect mechanical, it is necessary to carry out detailed studies that allow in a certain way to reduce the variables that limit its operation, such as the coefficients of friction of the moving parts that make up the equipment in question.

AUTHORS Iván Hernández Tejeda ADVISOR José Soto Ortiz ADVISER Ingrid Oliveros Pantoja

INGENIERÍA ELÉCTRICA 96

AUTORES Manuel Márquez Luna Sebastián Montes Camacho TUTOR José Soto Ortiz ASESOR Laura Hinestroza

DESARROLLO DE UN ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD TÉCNICA Y ECONÓMICA PARA LA SUSTITUCIÓN DE PLANTAS DIÉSEL POR SOLUCIONES BASADAS EN ENERGÍAS RENOVABLES EN LOCALIDADES PRIORIZADAS DE LAS ZONAS NO INTERCONECTADAS (ZNI) DE COLOMBIA El proyecto permite realizar, a través de un estudio basado en criterios técnicos y económicos, el desarrollo de una metodología que permita la implementación de fuentes no convencionales de energía (FNCE) en localidades priorizadas en las zonas no interconectas (ZNI) de Colombia. En este proyecto se escogió el departamento de Nariño que cuenta con 536 localidades que hacen parte de las ZNI, de estas se escogió la localidad de Tumaco. La localidad se seleccionó porque en esta se produce el 43,26% del coco del país, mucho del mismo no es utilizado y puede ser aprovechado como insumo para biomasa. También se implementó la alternativa de paneles solares, aprovechando los niveles de radiación solar de la localidad. Para evaluar la viabilidad de la alternativa de paneles solares se hizo uso de Software especializado Homer Pro y la alternativa de biomasa se analizó a través de fórmulas aplicadas en Excel. En conclusión, la alternativa de biomasa no es factible por el alto costo de los equipos y también por no con contar con la mano de obra capacitada, por otra parte, la alternativa de paneles solares tiene una participación importante para suplir la demanda mensual de las localidades en estudio, si bien no cubre la demanda al 100% permite dar el primer paso a la transición energética con la alternativa final que consiste en un sistema híbrido entre diésel y paneles solares.

ELECTRIC ENGINEERING

DEVELOPMENT OF A TECHNICAL AND ECONOMIC PRE-FEASIBILITY STUDY FOR THE SUBSTITUTION OF DIESEL PLANTS FOR SOLUTIONS BASED ON RENEWABLE ENERGIES IN PRIORITIZED LOCATIONS IN THE NON-INTERCONNECTED ZONES (NIZ) OF COLOMBIA The project allows to carry out, through a study based on technical and economic criteria, the development of a methodology that allows the implementation of non-conventional energy sources (FNCE) in prioritized localities in the noninterconnected zones (NIZ) of Colombia. In this project, the department of Nariño was chosen, which has 536 localities that are part of the NIZ, of which the locality of Tumaco was chosen. The locality was selected because 43.26% of the country’s coconut is produced there, much of it is not used and can be used as an input for biomass. The alternative of solar panels was also implemented, taking advantage of the local solar radiation levels. To evaluate the viability of the solar panel alternative, Homer Pro specialized software was used and the biomass alternative was analyzed through formulas applied in Excel. In conclusion, the biomass alternative is not feasible due to the high cost of the equipment and also because it does not have the trained workforce, on the other hand, the solar panel alternative has an important participation to supply the monthly demand of the Although it does not cover the demand 100%, it allows taking the first step in the energy transition with the final alternative that consists of a hybrid system between diesel and solar panels.

AUTHORS Manuel Márquez Luna Sebastián Montes Camacho ADVISOR José Soto Ortiz ADVISER Laura Hinestroza

INGENIERÍA ELÉCTRICA 98

AUTORES Andrés Galvis Galvis Josue Pérez Fontalvo TUTOR José Soto Ortiz ASESORES Mauricio Restrepo Adriana Arango

SISTEMA DE COMPENSACIÓN REACTIVA PARA LAS INSTALACIONES DE RECARGA DE BUSES ELÉCTRICOS Desde que entró en vigor la resolución CREG 015 DE 2018, fue necesario contemplar la medición de energía reactiva capacitiva en los sistemas eléctricos, fenómeno que ocurre de manera frecuente en las instalaciones eléctricas de recarga de buses eléctricos debido al uso de filtros en los rectificadores de alta potencia. Como respuesta a esta problemática, este proyecto propone un sistema cuya finalidad es compensar el exceso de energía reactiva capacitiva en patios de recarga para buses eléctricos. Para el diseño de este sistema se contemplaron 3 alternativas: D-STATCOM, Static var compensator y Filtros pasivos, y se optó por la última opción de acuerdo con criterios tales como inversión, operación del sistema, protección contra la intemperie y el tiempo de ejecución. La validación del funcionamiento del sistema se llevó a cabo con MATLAB/Simulink, lo que permitió establecer una comparación entre los resultados obtenidos en el caso inicial sin compensación y el caso con el compensador en la red. La validez de los resultados de estas simulaciones fue verificado mediante cálculos teóricos para la potencia reactiva inductiva a producirse en los dos casos de operación. Se concluye que se cumplió a cabalidad el objetivo general, ya que el sistema de compensación reactiva para la instalación de recarga de buses eléctricos eliminó el exceso de reactivos capacitivos y mantuvo el factor de potencia por encima del límite inferior en la región inductiva, cumpliendo así la resolución CREG 015 DE 2018.

ELECTRIC ENGINEERING

REACTIVE COMPENSATION SYSTEM FOR ELECTRIC BUS CHARGING INSTALLATIONS Since RESOLUCIÓN CREG 015 DE 2018 came into force, it was necessary to contemplate the measurement of capacitive reactive energy in electrical systems, a phenomenon that frequently occurs in electric buse charging facilities due to the use of filters and high-power rectifiers. As a response to this issue, this project proposes a system to compensate for the excess of capacitive reactive energy in recharging facilities for bus yards. For the design of this system, 3 alternatives were considered: D-STATCOM, Static var compensator and Passive filters, the last option was chosen according to criteria such as investment, system operation, weather protection and execution time. The validation of the system operation was carried out with MATLAB/Simulink, which allowed a comparison between the results obtained in the initial case without compensator, and after coupling the compensator to the network. The validity of the results of these simulations was verified through theoretical calculations for the inductive reactive power to be produced in the two cases of operation. It is concluded that the general objective was fully met, since the reactive compensation system for the recharging installation of electric buses eliminated the excess of capacitive reactive energy and kept the power factor above the lowest limit in the inductive region, thus complying with RESOLUCIÓN CREG 015 DE 2018.

AUTHORS Andrés Galvis Galvis Josue Pérez Fontalvo ADVISOR José Soto Ortiz ADVISERS Mauricio Restrepo Adriana Arango

INGENIERÍA ELÉCTRICA 100

AUTORES Javier Bayter Consuegra Erick Narváez Villa TUTOR José Soto Ortiz ASESORES Mauricio Restrepo Adriana Arango

HERRAMIENTA PARA ANALIZAR LOS EFECTOS DE LA RECARGA DE BUSES ELÉCTRICOS SOBRE REDES DE DISTRIBUCIÓN El proyecto permite realizar, a través de una interfaz con interacción con usuarios, la simulación de la operación de una flota de buses eléctricos y el impacto de la recarga de estos sobre la red de distribución. Ofreciendo características como la visualización de la flota ingresada, diagramas de operación, simulación y visualización de diagramas de la flota operando con recarga de oportunidad y en movimiento. Además, genera información y diagramas del impacto en la red de la flota. El desarrollo de la herramienta se realizó en Python e inicialmente se cargan los datos de la ruta y se generan los modelos de operación y de recarga de la flota. Finalmente, con un acople con el software de análisis de redes de distribución OpenDSS se revisa el impacto en la red del tipo de recarga seleccionada. Por otra parte, para el proceso de validación de este software, se realizaron comparaciones del comportamiento de sistemas similares operando con flotas de buses trabajando con los tipos de recarga presentes en la herramienta. Al realizar las validaciones se obtuvo que la herramienta da resultados muy similares a los registrados en los sistemas similares que operan con los tipos de recarga estudiados. En conclusión, la herramienta logra analizar el efecto de buses eléctricos operando con recarga dinámica y de oportunidad.

ELECTRIC ENGINEERING

COMPUTER TOOL TO ANALYZE THE EFFECTS OF ELECTRIC BUS CHARGING ON DISTRIBUTION NETWORKS This Project allows to carry out the simulation of electric buses fleets operation and their recharging on distribution network through a graphical user interface. It offers features such as the entered fleet visualization, operation diagrams and the simulation and visualization of electric buses diagrams operating with in motion and opportunity charging. In addition, it generates information and diagrams of the fleet impact on the distribution network. The computer tool development was made on Python programing language. Initially, the route data is loaded, and the operation and charging models are generated. Finally, through a coupling with the distribution network analysis software OpenDSS, the grid impact of the selected recharging mode is reviewed. On the other hand, for the validation process of this software, comparisons were made with the behavior of similar electric buses fleet operating with the charging mode presents in the tool. When performing the validations, it was obtained that the tool gives very similar results to those registered in similar systems that operate with the types of bus charging studied. In conclusion, the tool manages to analyze the effect of electric buses operating with in motion and opportunity charging.

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AUTHORS Javier Bayter Consuegra Erick Narváez Villa ADVISOR José Soto Ortiz ADVISERS Mauricio Restrepo Adriana Arango

INGENIERÍA ELÉCTRICA 102

AUTORES Jessica Bacca Senior León Toro Barandica TUTOR José Soto Ortiz ASESORES Adriana Arango Diana Rueda

SISTEMA DE ALIMENTACIÓN HÍBRIDO ON-GRID PARA UN EDIFICIO Este proyecto presenta los resultados para el diseño del sistema de alimentación de un nuevo edificio en etapa de diseño llamado ECOWORKING, ubicado en Barranquilla, con servicio de 24 horas. Debido a que la zona donde se ubica el proyecto presenta problemas con la continuidad del suministro de energía eléctrica por cortes de energía, según los indicadores SAIDI y SAIFI, se propone una solución que garantice la continuidad del suministro sin que se vea afectado por estos cortes, buscando no impactar la productividad de las actividades de los usuarios del edificio. La solución propuesta incluye FNCER, en este caso, generación de energía solar fotovoltaica, debido al potencial que tiene este tipo de energía en la región, la cual tiene una alta incidencia de radiación solar al año (promedio de 5-5,5 kWh/m2), ideal para el aprovechamiento de este recurso natural. Entre los criterios de selección de la alternativa de solución estuvo el cumplimiento normativo colombiano (NTC 2050, RETIE) y el funcionamiento sin respaldo de la red. Considerando esto, se selecciona para el diseño una alimentación proveniente de un sistema de generación de energía solar fotovoltaica conectado a la red (On-Grid) con un sistema de respaldo conformado por un generador Diesel y un banco de baterías. Luego de estimar la demanda del edificio, estimar los perfiles de carga, seleccionar las tecnologías de los equipos a integrar y de obtener la información atmosférica de la zona, se dimensionó el sistema requerido para el edificio. Para el componente solar fotovoltaico, este se validó usando el programa PVsyst, el cual mostró en sus resultados que el sistema dimensionado cumple con los requerimientos de atención de la demanda del edificio en los periodos de generación. Al proponer este tipo de soluciones, impulsamos el proceso de transición energética de la región.

ELECTRIC ENGINEERING

ON-GRID HYBRID POWER SUPPLY SYSTEM FOR A BUILDING This project presents the results for the design of the power supply system of a new building in the design stage called ECOWORKING, located in Barranquilla, with 24-hour service. Since the area where the project is located presents problems with the continuity of power supply due to power outages, according to SAIDI and SAIFI indicators, a solution is proposed to ensure the continuity of supply without being affected by these outages, seeking not to impact the productivity of the activities of the users of the building. The proposed solution includes FNCER, in this case, photovoltaic solar energy generation, due to the potential of this type of energy in the region, which has a high incidence of solar radiation per year (average of 5-5.5 kWh/m2), ideal for the use of this natural resource. Among the criteria for selecting the alternative solution was compliance with Colombian regulations (NTC 2050, RETIE) and operation without grid backup. Considering this, a power supply from a photovoltaic solar energy generation system connected to the grid (On-Grid) with a backup system consisting of a diesel generator and a battery bank was selected for the design. After estimating the demand of the building, estimating the load profiles, selecting the technologies of the equipment to be integrated and obtaining the atmospheric information of the area, the system required for the building was sized. For the solar photovoltaic component, this was validated using the PVsyst program, which showed in its results that the sized system meets the requirements for meeting the building’s demand during the generation periods. By proposing this type of solution, we are driving the energy transition process in the region.

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AUTHORS Jessica Bacca Senior León Toro Barandica ADVISOR José Soto Ortiz ADVISERS Adriana Arango Diana Rueda

INGENIERÍA ELÉCTRICA 104

AUTORES Cristian Morales Galván Diego Rebolledo Quintero TUTOR José Soto Ortiz ASESORES Ingrid Oliveros Alvaro Gonzáles

HERRAMIENTA PARA EL ANÁLISIS DE LA INTRODUCCIÓN DE LOS EVS EN EL STN El problema principal sería la distorsión en los perfiles de tensión y problemas de sobrecarga en el sistema de transmisión nacional debido al aumento exponencial de la población de vehículos eléctricos. Nuestro proyecto crea una herramienta para el análisis de los efectos de la introducción de vehículos eléctricos en el sistema de transmisión nacional. Para el diseño de la herramienta se tuvieron en cuenta tres alternativas para la metodología y tres lenguajes de programación: Para la metodología se escogía un método determinista que toma parámetros de la red para calcular un flujo de potencia, arrojando como resultado los perfiles de tensiones y un flujo de carga, asimismo para el lenguaje de programación que se utilizó para la herramienta se escogió Julia el cual cumplio con los requerimientos necesarios para el diseño. La herramienta importa tres archivos de formato .csv los cuales contiene información concerniente a los parámetros de las líneas, los límites de generación y las cargas del sistema. Teniendo como resultado los perfiles de tensión del sistema, el flujo de potencia y la cargabilidad de las líneas. Ahora bien respecto a los resultados, se presentó que en el escenario de 8pm(mayor carga), hubo disminución en los perfiles de tensión en el 53.3% de los nodos del sistema. Además, en las líneas se encontró que para este mismo horario el 9.16% de las líneas estaban cargadas al 100%. Esto sugiere que sí se presentan efectos “notables” en cuanto a operación en el sistema debido a los EVs, siendo en los horarios de mayor carga donde se presenta mayor disminución en los perfiles de tensión y el mayor porcentaje de líneas cargadas el 100%. La realización del análisis de los efectos en STN mediante la herramienta fue exitoso. Se cumplieron todos los objetivos a cabalidad.

ELECTRIC ENGINEERING

SOFTWARE TOOL FOR THE ANALYSIS OF THE INTRODUCTION OF EVS IN THE STN The main problem is the distortion in the voltage profiles and overload problems in the national transmission system due to the exponential increase in the population of electric vehicles. Our project creates a tool for the analysis of the effects of the introduction of electric vehicles in the national transmission system. For the design of the tool, three alternatives for the methodology and three programming languages were taken into account: For the methodology, a deterministic method was chosen that takes parameters from the network to calculate a power flow, yielding as a result the profiles of voltages and a load flow, also for the programming language that was used for the tool, Julia was chosen, which met the necessary requirements for the design. The tool imports three files in .csv format which contain information regarding the parameters of the lines, the generation limits and the system loads. Having as a result the voltage profiles of the system, the power flow and the chargeability of the lines. However, regarding the results, it was presented that in the 8pm scenario (higher load), there was a decrease in the voltage profiles in 53.3% of the system nodes. In addition, in the lines, it was found that for this same time, 9.16% of the lines were 100% charged. This suggests that there are “notable” effects in terms of operation in the system due to the EVs, being in the hours of greatest load where there is a greater decrease in the voltage profiles and the highest percentage of 100% charged lines. The analysis of the effects on STN using the tool was successful. All objectives were fully met.

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AUTHORS Cristian Morales Galván Diego Rebolledo Quintero ADVISOR José Soto Ortiz ADVISERS Ingrid Oliveros Alvaro Gonzáles

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ÍNDICE INDEX

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Sistema telemático georreferenciado para la gestión de riesgos tecnológicos en rutas de transporte de materiales químicos peligrosos en los corredores industriales de Barranquilla Georeferenced telematic system for the management of technological risks in transport routes of hazardous chemical materials in the industrial corridors of Barranquilla

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Aplicativo telemático para la evaluación de madurez de transformación digital en pymes Telematic application for the evaluation of digital transformation maturity in SMEs

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Control de potencia activa de un banco motor-generador en la microrred unigrid Active power control of a motor-generator bank in the unigrid microgrid

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Diseño y simulación de un array de parches lineal utilizando alimentación por proximidad Design and simulation of a linear patch array using proximity feeding

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Implementación de plataforma para el monitoreo y control de sistemas de almacenamiento de energía basados en hidrógeno Implementation of platform for the monitoring and control of energy storage systems based on green hydrogen

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Desarrollo de una estrategia de corrección del factor de potencia para la plataforma N611 Unigrid Development of a power factor correction strategy for the N66 Unigrid platform

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Diseño de un sistema de instrumentación vestible para la medida de la frecuencia respiratoria en pacientes con epoc Design of a wearable instrumentation system for the measurement of respiratory rate in patients with copd Interfaz gráfica para el monitoreo del control inteligente de los estados de operación de la plataforma N611 de Unigrid Graphical interface for intelligent control monitoring of N611-Unigrid platform operating states

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Locattle: prototipo tag de bajo consumo para localización de ganado utilizando el protocolo lorawan Locattle: low power consumption tag prototype for cattle location using the lorawan protocolfor cattle location using the lorawan protocol

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Medidor de potencia dc bidireccional i2c controlable y configurable usando Python Bidirectional i2c controllable and configurable dc power meter using Python

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Sistema de detección automática de convulsiones y eventos anormales basado en un dispositivo wearable Automatic seizure and abnormal event detection system based on wearable device

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Diseño de un sistema de instrumentación wearable para la medida de la frecuencia respiratoria en pacientes con EPOC Design of a wearable instrumentation system for the measurement of respiratory rate in patients with COPD

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Sistema para verificación de iluminancia en exteriores Outdoor illuminance verification system

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Diseño de un sistema de un instrumentación wearable para la medida de saturación de oxígeno en sangre Design of a portable instrumentation system for the measurement of oxygen saturation in blood

INGENIERÍA ELECTRÓNICA 110

AUTORES Italo Alfaro Soto Laura Arango Correa TUTOR Mauricio Pardo González ASESORES Cesar Viloria Núñez Jairo Cardona Peña

SISTEMA TELEMÁTICO GEORREFERENCIADO PARA LA GESTIÓN DE RIESGOS TECNOLÓGICOS EN RUTAS DE TRANSPORTE DE MATERIALES QUÍMICOS PELIGROSOS EN LOS CORREDORES INDUSTRIALES DE BARRANQUILLA Diariamente por las vías industriales del distrito de Barranquilla y su área me tropolitana circulan toneladas de productos químicos peligrosos, los cuales pueden implicar graves pérdidas y efectos negativos para el medio ambiente, la comunidad y las empresas involucradas. En ese sentido, antes de que un producto químico entre en circulación se debe realizar un análisis de ruta para garantizar condiciones de transporte idóneas y evitar altos niveles de riesgo. La gestión de riesgos presenta muchos inconvenientes ya que las empresas no cuentan con herramientas que tengan como prioridad el uso de vías industriales y, además, sean capaces de determinar el riesgo tecnológico asociado a las variables de la vía. En este orden de ideas, el proyecto consiste en desarrollar una página web y una aplicación móvil que trabajen en conjunto, por ende, es necesario diseñar e implementar una Application Programming Interface (API) que permita la integración entre las funcionalidades de estos dos softwares. React, Node.js, React Native, MongoDB, Amazon Web Services y Waze son las tecnologías utilizadas para el desarrollo del proyecto. El sistema propuesto permite gestionar materiales y conductores, seleccionar una ruta entre varias alternativas, calcular el riesgo tecnológico asociado al transporte, visualizar las rutas activas, monitorear una o múltiples cargas en tiempo real, enviar alertas sobre las condiciones de la vía para recalcular la ruta cuando sea requerido y generar bitácoras de riesgos y alertas. Cabe mencionar que el sistema requiere acceso a internet para su funcionamiento.

ELECTRONIC ENGINEERING

GEOREFERENCED TELEMATIC SYSTEM FOR THE MANAGEMENT OF TECHNOLOGICAL RISKS IN TRANSPORT ROUTES OF HAZARDOUS CHEMICAL MATERIALS IN THE INDUSTRIAL CORRIDORS OF BARRANQUILLA Every day, tons of dangerous chemical products circulate through the industrial roads of the district of Barranquilla and its metropolitan area, which can imply serious losses and negative effects for the environment, the community, and the companies involved. In this sense, before a chemical product enters circulation, a route analysis must be carried out to guarantee suitable transport conditions and avoid high levels of risk. Risk management has many drawbacks since companies do not have tools that prioritize the use of industrial roads and, furthermore, are capable of determining the technological risk associated with the variables of the road. In this order of ideas, the project consists of developing a web page and a mobile application that work together, therefore, it is necessary to design and implement an Application Programming Interface (API) that allows the integration between the functionalities of these two softwares. React, Node.js, React Native, MongoDB, Amazon Web Services and Waze are the technologies used for the development of the project. The proposed system allows managing materials and drivers, selecting a route among several alternatives, calculating the technological risk associated with transportation, viewing active routes, monitoring one or multiple loads in real time, sending alerts about road conditions to recalculate the route when required and generate risk logs and alerts. It is worth mentioning that the system requires Internet access for its operation.

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AUTHORS Italo Alfaro Soto Laura Arango Correa ADVISOR Mauricio Pardo González ADVISERS Cesar Viloria Núñez Jairo Cardona Peña

INGENIERÍA ELECTRÓNICA 112

AUTORES Dierick Brochero Niebles Jesús Suárez Miranda TUTOR Mauricio Pardo González ASESOR Cesar Viloria Núñez

APLICATIVO TELEMÁTICO PARA LA EVALUACIÓN DE MADUREZ DE TRANSFORMACIÓN DIGITAL EN PYMES Las PYMES son el motor de la economia colombiana, estas representan un alto porcentaje del PIB y de los empleos formales de Colombia. Sin embargo, se enfrentan a limitaciones por la falta de recursos, educación financiera y de acceso a créditos bancarios, claves para su crecimiento y desarrollo. Por ello, implementar un proceso de transformación digital puede ser complicado. En este sentido, contar con un marco de referencia para evaluar el estado de madurez digital de las pymes permitirá contar con un diagnóstico que facilite la definición de hojas de ruta para los planes de transformación digital. En respuesta, se propone diseñar y desarrollar una aplicación telemática capaz de evaluar la madurez digital en una pyme en cuanto al uso de la tecnología, para ello, se deben estructurar los elementos esenciales para un modelo de madurez de transformación digital, por lo que se realizarán dos modelos; el primero general basado en dimensiones y el segundo basado en procesos, además de diseñar y desarrollar una aplicación web.

ELECTRONIC ENGINEERING

TELEMATIC APPLICATION FOR THE EVALUATION OF DIGITAL TRANSFORMATION MATURITY IN SMES SMEs are the engine of the Colombian economy, representing a high percentage of GDP and formal jobs in Colombia. However, they face limitations due to lack of resources, financial education and access to bank loans. These aspects mentioned above are the key to this company’s growth and development. For this reason, implementing a digital transformation process can be complicated. In this sense, having a reference framework to assess the state of digital maturity of SMEs will provide a diagnosis that facilitates the definition of roadmaps for digital transformation plans. In response, it is proposed to design and develop a telematic application capable of assessing the digital maturity in an SME in terms of the use of technology, for this, the essential elements for a digital transformation maturity model must be structured, so two models will be made; the first general one based on dimensions and the second one based on processes, in addition to designing and developing a web application.

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AUTHORS Dierick Brochero Niebles Jesús Suárez Miranda ADVISOR Mauricio Pardo González ADVISER Cesar Viloria Núñez

INGENIERÍA ELECTRÓNICA 114

AUTORES Leonardo Camargo Vásquez Adriana Díaz Rodríguez Bozidar Yukopila Pizarro TUTOR Mauricio Pardo González ASESORES Mauricio Restrepo Restrepo Gustvo Espitia Pantoja Cesar Orozco Henao

CONTROL DE POTENCIA ACTIVA DE UN BANCO MOTOR-GENERADOR EN LA MICRORRED UNIGRID En este proyecto se tendrá como objetivo el control de potencia activa de un banco motor-generador que emula la operación de un generador sincrónico, el cual se realiza actualmente de forma manual a través de fuentes de corriente directa y reóstatos. El proyecto se llevará a cabo en el departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la Universidad del Norte en la microrred Unigrid, exclusiva en Colombia y que posibilita experimentar de forma física con sistemas de generación distribuidos. Este laboratorio se implementó con recursos de Colciencias y se utiliza con el fin de observar la operación real de sistemas de generación distribuida con fuentes híbridas, lo que típicamente se hace con programa de simulación [4]. En esta red se cuenta con modelos de generación de energía por medio de fuentes convencionales y renovables. Como proyecto piloto se ha iniciado la implementación de un sistema SCADA, en el cual se desea supervisar, recopilar y analizar datos como potencia, voltajes y corrientes, entre otras variables, tomadas por medio de medidores PM 5500 conectados en diferentes nodos y líneas de la microrred. En este proyecto se espera integrar a este sistema SCADA una interfaz para enviar consignas de potencia activa hacia un banco motor-generador conectado a un nodo del sistema, de tal manera que este módulo pueda ser replicado fácilmente en el resto de Unigrid. La base del sistema es el microcontrolador Arduino que será el encargado de recibir las órdenes desde el SCADA ejecutada por algún usuario y lograr la automatización de la fuente del motor, conectado directamente a un potenciómetro digital.

ELECTRONIC ENGINEERING

ACTIVE POWER CONTROL OF A MOTORGENERATOR BANK IN THE UNIGRID MICROGRID The objective of this project will be the active power control of a motor-generator bank that emulates the operation of a synchronous generator, which is currently carried out manually through direct current sources and rheostats. The project will be carried out in the Department of Electrical and Electronic Engineering of the Universidad del Norte in the Unigrid microgrid, exclusive in Colombia and which makes it possible to physically experiment with distributed generation systems. This laboratory was implemented with resources from Colciencias and is used in order to observe the real operation of distributed generation systems with hybrid sources, which is typically done with a simulation program [4]. This network has energy generation models through conventional and renewable sources. As a pilot project, the implementation of a SCADA system has begun, in which it is desired to supervise, collect and analyze data such as power, voltages and currents, among other variables, taken by means of PM 5500 meters connected to different nodes and lines of the microgrid. In this project, it is expected to integrate an interface to this SCADA system to send active power commands to a motor-generator bank connected to a system node, in such a way that this module can be easily replicated in the rest of Unigrid. The base of the system is the Arduino microcontroller that will be in charge of receiving the orders from the SCADA executed by a user and achieving the automation of the motor source, directly connected to a digital potentiometer.

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AUTHORS Leonardo Camargo Vásquez Adriana Díaz Rodríguez Bozidar Yukopila Pizarro ADVISOR Mauricio Pardo González ADVISERS Mauricio Restrepo Restrepo Gustvo Espitia Pantoja Cesar Orozco Henao

INGENIERÍA ELECTRÓNICA 116

AUTORES Nicolás Casas Parra Kevin Martínez Cabrales TUTOR Mauricio Pardo González ASESOR Lacides Ripoll Solano

DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UN ARRAY DE PARCHES LINEAL UTILIZANDO ALIMENTACIÓN POR PROXIMIDAD Se diseñó un array de antenas que consta de 16 parches rectangulares separados a 0.6 λ(8.55 cm), conectados a una red de alimentación ramificada. Esta se ubica en el sustrato inferior, mientras que los elementos radiantes se posicionan en el sustrato superior. El método por el cual se alimenta el array es el acoplamiento por proximidad. La red presenta diferentes dimensiones en cada una de las trayectorias, para obtener valores de pérdidas de retorno deseadas en la banda de operación de los 2. 4GHz. Además, esta permite que la distribución de corriente sea uniforme, es decir, cada parche rectangular emite la misma energía. En cuanto a los elementos radiantes, estos presentan una ranura con forma rectangular para optimizar los valores de perdida de retorno en esa frecuencia. La ganancia obtenida en el plano E fue de 15.5 dB, las pérdidas de retorno en 2.4GHz fueron de -20 dB con un ancho de banda de 11.3 MHz. El diagrama de radiación simulado y teórico se compararon con la ayuda de un algoritmo realizado en Python. Teniendo en cuenta que este lenguaje de programación es de código abierto y cuenta con una amplia gama de librerías que permite realizar un análisis grafico de los datos obtenidos en la simulación, en contraste con los datos teóricos.

ELECTRONIC ENGINEERING

DESIGN AND SIMULATION OF A LINEAR PATCH ARRAY USING PROXIMITY FEEDING An antenna array was designed consisting of 16 rectangular patches spaced 0.6 λ(8.55 cm) apart, connected to a branched feed network. The power network is located on the bottom substrate, while the radiating elements are positioned on the top substrate. The method by which the array is fed is proximity coupling. The network has different dimensions in each of the paths, to obtain desired return loss values in the 2.4 GHz operating band. In addition, it allows the current distribution to be uniform, i.e., each rectangular patch emits the same energy. As for the radiating elements, they have a rectangular-shaped slot to optimize the return loss values at that frequency. The gain obtained in the E-plane was 15.5 dB, the return loss at 2.4GHz was -20 dB with a bandwidth of 11.3 MHz. The simulated and theoretical radiation pattern were compared with the help of a Python algorithm. Considering that this programming language is open source and has a wide range of libraries that allow a graphical analysis of the data obtained in the simulation, in contrast to the theoretical data.

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AUTHORS Nicolás Casas Parra Kevin Martínez Cabrales ADVISOR Mauricio Pardo González ADVISER Lacides Ripoll Solano

INGENIERÍA ELECTRÓNICA 118

AUTORES Marcos Díaz Ardila Mateo Fernández De La Rosa TUTOR Mauricio Pardo González ASESOR Diana Rueda Delgado

IMPLEMENTACIÓN DE PLATAFORMA PARA EL MONITOREO Y CONTROL DE SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA BASADOS EN HIDRÓGENO En el presente resumen se muestran los resultados alcanzados durante la ejecución del proyecto “implementación de plataforma para el monitoreo y control de sistemas de almacenamiento de energía basado en hidrógeno verde.” Esta implementación nombrada “sistema H2E”, es capaz de medir en tiempo real el volumen de hidrógeno generado por un kit educativo de energías renovables a través del monitoreo constante de distancias por sensores infrarrojos, así como al control del flujo del agua que alimenta el electrolizador presente en el kit a cargo de electroválvulas. Además, exporta información del proceso en tiempo real a través de una interfaz gráfica compatible con la plataforma N611 de UniGRID, el cuál es un sistema de energías híbrido en la Universidad del Norte de Barranquilla. La problemática abordada por este proyecto consiste en que dicho sistema no cuenta con un sistema que permita el uso del hidrógeno verde para el almacenamiento de energía. Para lograr esto primero se necesita un sistema de control y automatización para evaluar el uso de esta alternativa de almacenamiento de energía. Para el diseño del sistema H2E se contemplaron diferentes criterios de diseño para cada componente seleccionado, así como también se tuvo en cuenta diferentes normativas ingenieriles. La validación del funcionamiento del sistema fue realizada ejecutando numerosos ciclos variando la fuente de alimentación al electrolizador. Además, se colocó el sistema en situaciones de alarma verificando que la interfaz cumpliera con comunicar estos casos al usuario. Como resultado de este proyecto se concluyó que se cumplió con el objetivo general, ya que se logró Implementar una Plataforma para el monitoreo y control de un sistema de almacenamiento de energía basado en Hidrógeno Verde compatible con la Plataforma N611 de UniGRID.

ELECTRONIC ENGINEERING

IMPLEMENTATION OF PLATFORM FOR THE MONITORING AND CONTROL OF ENERGY STORAGE SYSTEMS BASED ON GREEN HYDROGEN This summary shows the results achieved during the execution of the project “Implementation of a platform for the monitoring and control of energy storage systems based on green hydrogen.” This implementation named “H2E system”, is capable of measuring in real time the volume of hydrogen generated by an educational kit of renewable energies through constant monitoring of distances by infrared sensors, as well as the control of the flow of water that feeds the electrolyser. present in the kit in charge of solenoid valves. In addition, it exports process information in real time through a graphical interface compatible with the UniGRID N611 platform, which is a hybrid energy system at the Universidad del Norte de Barranquilla. The problem addressed by this project is that said system does not have a system that allows the use of green hydrogen for energy storage. To achieve this, a control and automation system is first needed to evaluate the use of this energy storage alternative. For the design of the H2E system, different design criteria were considered for each selected component, as well as different engineering regulations were considered. The validation of the operation of the system was carried out during numerous cycles varying the power supply to the electrolyser. In addition, the system was placed in alarm situations, verifying that the interface complied with communicating these cases to the user. As a result of this project, it was concluded that the general objective was met, since it was preceded by the Implementation of a Platform for the monitoring and control of an energy storage system based on Green Hydrogen compatible with the UniGRID N611 Platform.

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AUTHORS Marcos Díaz Ardila Mateo Fernández De La Rosa ADVISOR Mauricio Pardo González ADVISER Diana Rueda Delgado

INGENIERÍA ELECTRÓNICA 120

AUTORES German Galvis Echeverría Daniel Marenco Molina TUTOR Mauricio Pardo González

DESARROLLO DE UNA ESTRATEGIA DE CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA PARA LA PLATAFORMA N611 UNIGRID El nodo 611 de la red UniGRID permite el uso eficiente de energías renovables, pero cuando estás entran en funcionamiento el factor de potencia disminuye a un nivel del 50%. Este nivel es inaceptable debido a que está por debajo del requerido legalmente por la Comisión de Regulación de Energía y Gas y puede causar daños en la red. Se propone una estrategia de corrección del factor de potencia basada en bancos de capacitores e inductores. El modelo diseñado es simulado teniendo en cuenta los estados de operación del N611, donde en el estado 1 las fuentes renovables y fuentes convencionales operan conjuntamente y en el estado 4 las fuentes convencionales alimentan parte de la carga. Se limita el diseño a un entorno virtual y no se toma en cuenta la implementación en hardware. Analizando los resultados de las simulaciones se puede observar que hubo una corrección en los valores de factor de potencia que pasaron de tener un valor aproximadamente de 0.5 a un nivel aceptable superior de 0.9 comprobando que el modelo diseñado cumple con los objetivos y los requerimientos de diseño.

ELECTRONIC ENGINEERING

DEVELOPMENT OF A POWER FACTOR CORRECTION STRATEGY FOR THE N66 UNIGRID PLATFORM The node 611 of the UniGRID network allows the efficient use of renewable energies, but when they enter in operation the power factor decreases to a level of 50%. This level is unacceptable because it is below the level legally required by the Energy and Gas Regulatory Commission and can cause network damage. A power factor correction strategy based on capacitors and inductors banks is proposed. The designed model is simulated taking into account the operating states of the N611, where in state 1 renewable and conventional sources operate together and in state 4 conventional sources feed part of the load. The design is limited to a virtual environment and hardware implementation is not taken into account. Analyzing the results of the simulations, it can be observed that there was a correction in the power factor values that went from having a value of approximately 0.5 to an acceptable level higher than 0.9, validating that the designed model meets the objectives and the design requirements.

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AUTHORS German Galvis Echeverría Daniel Marenco Molina ADVISOR Mauricio Pardo González

INGENIERÍA ELECTRÓNICA 122

AUTORES Luis Garay Rodríguez Camilo Narváez Barros TUTOR Mauricio Pardo González ASESOR Margarita Narducci Marín

DISEÑO DE UN SISTEMA DE INSTRUMENTACIÓN VESTIBLE PARA LA MEDIDA DE LA FRECUENCIA RESPIRATORIA EN PACIENTES CON EPOC Se describe el desarrollo de un sistema de instrumentación vestible para el monitoreo de la frecuencia respiratoria en pacientes con EPOC. Los requerimientos de diseño solicitados por el usuario son: diseñar un sistema vestible con equipo electrónico para la adecuación y adquisición digital de la señal generada por la aceleración en el diafragma del paciente por medio del uso de un acelerómetro; diseñar una interfaz gráfica de usuario (GUI) local para la visualización y monitoreo de la frecuencia respiratoria del paciente a partir de las lecturas del acelerómetro, que incluya una alerta en caso de presentarse lecturas de frecuencias respiratorias consideradas anormales; validar el circuito electrónico a través de simulaciones previas al montaje físico del sistema mediante el uso del software adecuado; y validar el sistema diseñado a través de pruebas con pacientes. La elección de tecnologías, realizada siguiendo los criterios de diseño y selección, hicieron que en los resultados de este proyecto se evidenciara de manera exitosa, en una interfaz gráfica, la visualización de la señal de aceleración del diafragma y el número de respiraciones por minuto del paciente.

ELECTRONIC ENGINEERING

DESIGN OF A WEARABLE INSTRUMENTATION SYSTEM FOR THE MEASUREMENT OF RESPIRATORY RATE IN PATIENTS WITH COPD This article describes the development of a wearable instrumentation system for monitoring the respiratory rate in patients with COPD. The design requirements solicited by the user are: to design a wearable system with electronic equipment for the adequation and digital acquisition of the signal generated by the acceleration in the diaphragm of the patient by using an accelerometer; to design a local graphical user interface (GUI) to visualize and monitor the patient’s respiratory rate from the accelerometer readings, that also includes an alert in the event of abnormal respiratory rate readings; to validate the electronic circuit through simulations prior to the physical assembly of the system by using the appropriate software; and to validate the designed system through tests with patients. The choosing of technologies, carried out following the design criteria and selection, were determinant for the results of this project to show successfully, in a graphic user interface, the visualization of the acceleration signal of the diaphragm and the number of breaths per minute of the patient.

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AUTHORS Luis Garay Rodríguez Camilo Narváez Barros ADVISOR Mauricio Pardo González ADVISER Margarita Narducci Marín

INGENIERÍA ELECTRÓNICA 124

AUTORES Natalia González Mackenzie TUTOR Mauricio Pardo González

INTERFAZ GRÁFICA PARA EL MONITOREO DEL CONTROL INTELIGENTE DE LOS ESTADOS DE OPERACIÓN DE LA PLATAFORMA N611 DE UNIGRID La plataforma N611 es un desarrollo que emplea fuentes de energía no convencionales para la entrega de potencia a una carga de manera ininterrumpida, para lo cual posee cuatro estados de operación. Es necesario implementar un esquema para la operación conjunta del controlador estados ya existente en la plataforma y un sistema inteligente que permita determinar dichos estados; así mismo, se requiere la implementación de una interfaz gráfica para evaluar el correcto funcionamiento del sistema. En este artículo se presenta el diseño, desarrollo y validación, del antes mencionado, esquema de operación conjunto, empleando la librería Threading de Python. Dicho esquema permitió una comunicación correcta entre los algoritmos para el 100% de los casos analizados. Así también, se presenta el desarrollo de una interfaz grafica de usuario para el monitoreo del comportamiento del sistema, la cual reportó correctamente las variables de interés en el 100% de los casos analizados. También, se implementaron estrategias de prevención y manejo de excepciones al sensado de parámetros para garantizar la ejecución ininterrumpida del sistema, con lo que se logró reducir la aparición de excepciones en un 71%. Finalmente, se validó el funcionamiento ininterrumpido del sistema durante ocho días de operación, donde también se logró comprobar que el desarrollo realizado no representa un alto consumo de recursos computacionales, obteniendo un consumo promedio de 2.7% durante ocho días de operación.

ELECTRONIC ENGINEERING

GRAPHICAL INTERFACE FOR INTELLIGENT CONTROL MONITORING OF N611-UNIGRID PLATFORM OPERATING STATES The N611 platform is a development that uses non-conventional energy sources for uninterrupted power delivery to a load for this purpose it has four operating states. It is necessary to implement a scheme for the joint operation of the already existing states controller in the platform and an intelligent system that allows determining said states Likewise, the implementation of a graphical interface is required to evaluate the correct functioning of the system. This article presents the design, development and validation of the aforementioned joint operation scheme, using the Python Threading library. This scheme allowed a correct communication between the algorithms for 100% of the analyzed cases. Likewise, the development of a graphical user interface for monitoring the behavior of the system is presented, which correctly reported the variables of interest in 100% of the cases analyzed. Also, strategies for prevention and handling of exceptions to the sensing of parameters were implemented to guarantee the uninterrupted execution of the system, with which it was possible to reduce the appearance of exceptions by 71%. Finally, the uninterrupted operation of the system for eight days of operation was validated, where it was also possible to verify that the development carried out does not represent a high consumption of computational resources, obtaining an average consumption of 2.7% during eight days of operation.

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AUTHORS Natalia González Mackenzie ADVISOR Mauricio Pardo González

INGENIERÍA ELECTRÓNICA 126

AUTORES Yiseth Kamell Pájaro Robert Martínez Marenco José Santiago Hernández TUTOR Mauricio Pardo González ASESOR Juan Carlos Vélez

LOCATTLE: PROTOTIPO TAG DE BAJO CONSUMO PARA LOCALIZACIÓN DE GANADO UTILIZANDO EL PROTOCOLO LORAWAN El presente documento describe los criterios y proceso de diseño bajo los cuales se realizó un dispositivo Tag de bajo consumo energético para la localización de ganado mediante el uso de la tecnología LoRa y el protocolo LoRaWAN, con la intención de reducir el abigeato y los costos en tiempo y dinero de actividades agropecuarias como el conteo de ganado. El prototipo final cuyas dimensiones son de 74x80 mm tiene un rango de alcance de hasta 3 km y una vida útil de 1 años y 7 meses con un consumo diario de 0.4101 vatios por hora.

ELECTRONIC ENGINEERING

LOCATTLE: LOW POWER CONSUMPTION TAG PROTOTYPE FOR CATTLE LOCATION USING THE LORAWAN PROTOCOLFOR CATTLE LOCATION USING THE LORAWAN PROTOCOL This document describes the criteria and design process under which a low power consumption Tag device for livestock location was developed using LoRa technology and the LoRaWAN protocol, with the intention of reducing cattle rustling and the costs in time and money of agricultural activities such as livestock counting. The final prototype whose dimensions are 74x80 mm has a range of up to 3 km and a useful battery lifespan of 1 year and 7 months with a daily consumption of 0.4101 watts per hour.

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AUTHORS Yiseth Kamell Pájaro Robert Martínez Marenco José Santiago Hernández ADVISOR Mauricio Pardo González ADVISER Juan Carlos Vélez

INGENIERÍA ELECTRÓNICA 128

AUTORES Cristian Martínez Turizo Alberto Mercado Manotas TUTOR Mauricio Pardo González

MEDIDOR DE POTENCIA DC BIDIRECCIONAL I2C CONTROLABLE Y CONFIGURABLE USANDO PYTHON Este artículo presenta el diseño, prototipo y experimentación de un medidor de potencia DC compacto y de tamaño reducido, bidireccional, con protocolo de comunicación I2C y posibilidad de seleccionar su dirección, que además es controlable y configurable usando una librería desarrollada en Python, la cual puede ser instalada mediante el gestor de paquetes pip, el medidor es incorporable al Nodo 611 del laboratorio UniGrid que cumple con el estándar IEEE-13. El sistema consta de tres etapas (medición, procesos, salida) las cuales gracias a su interacción logran realizar mediciones de tensión, corriente y potencia con un porcentaje de error promedio máximo menor al 20% para corriente y 10% para voltaje, comparado con las medidas de un multímetro Fluke179, también la precisión del dispositivo aumentará o disminuirá según la zona de operación en la que se esté trabajando. Este es sensible a interferencias en las mediciones de corriente como resultado de usar un sensor de efecto Hall, estas pueden afectar las medidas tomadas.

ELECTRONIC ENGINEERING

BIDIRECTIONAL I2C CONTROLLABLE AND CONFIGURABLE DC POWER METER USING PYTHON This article presents the design, prototype and experimentation of a compact and small size DC power meter, bidirectional, with I2C communication protocol and the possibility of selecting its address, which is also controllable and configurable using a library developed in Python, which can be installed through the pip package manager that is free to use and its open to public, the power meter is incorporable to the UniGrid laboratory Node 611 that complies with the IEEE-13 standard. The system consists of three stages (measurement, processes, output) which thanks to their interaction achieve voltage, current and power measurements with a maximum average error percentage of less than 20% for current and 10% for voltage, compared to the measurements of a Fluke179 multimeter, also the accuracy of the device will increase or decrease depending on the operating area in which it is working. It is sensitive to interferences in the current measurements as a result of using a Hall effect sensor, these can affect the measurements taken.

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AUTHORS Cristian Martínez Turizo Alberto Mercado Manotas ADVISOR Mauricio Pardo González

INGENIERÍA ELECTRÓNICA 130

AUTORES Diana Martínez Hinojosa Sebastián Romero Palma Daritza Teheran Viñas TUTOR Mauricio Pardo González ASESORES Winston Percybrooks Bolívar Carlos Cardenas Pérez

SISTEMA DE DETECCIÓN AUTOMÁTICA DE CONVULSIONES Y EVENTOS ANORMALES BASADO EN UN DISPOSITIVO WEARABLE En todo el mundo, unos 50 millones de personas padecen de epilepsia, convirtiéndola en uno de los trastornos neurológicos más comunes. Así mismo, las caídas son la segunda causa mundial de muerte por traumatismos involuntarios y se calcula que anualmente fallecen en todo el mundo unas 684 000 personas a causa de estas. Esta situación tiende a crear una necesidad de monitoreo personal frecuente que puede llevar a una sensación de pérdida de autonomía en el paciente y mayor estrés en su círculo cercano. Comprendiendo la problemática anterior, este proyecto presenta y describe un sistema automático de detección de anomalías que utiliza señales de movimiento de la muñeca captadas por un acelerómetro wearable (Sony SmartBand SWR10). La clasificación del comportamiento humano entre una actividad normal o cotidiana y una actividad anormal (caídas y convulsiones), es determinado bajo la implementación de algoritmos de Machine Learning. En particular, se selecciona la red recurrente LSTM (Long Short Term Memory), que ha sido preentrenada con datasets externos y reentrenada con datos propios aplicando la técnica de Transfer Learning conocida como Fine Tunning. Tomando como dato de entrada las señales enviadas desde el wearable, se obtiene una inferencia del modelo y ante la detección de una anormalidad se envía una alerta a través de una aplicación móvil denominada Anomaly Alarm. La validación final del sistema arrojó accuracy de 91.2%, y una sensibilidad en relación con los eventos anormales de 88%.

ELECTRONIC ENGINEERING

AUTOMATIC SEIZURE AND ABNORMAL EVENT DETECTION SYSTEM BASED ON WEARABLE DEVICE Worldwide, some 50 million people suffer from epilepsy, becoming it one of the most common neurological disorders. Likewise, falls are the world’s second leading cause of death from unintentional trauma and an estimated 684,000 people worldwide die from this each year. This situation tends to create a need for frequent personal monitoring that can lead to a sense of loss of autonomy in the patient and increased stress in his or her close circle. Understanding the above problematic, this project presents and describes an automatic anomaly detection system that uses wrist movement signals captured by a wearable accelerometer (Sony SmartBand SWR10). The classification of human behavior between normal or daily activity and abnormal activity (falls and seizures) is determined under the implementation of Machine Learning algorithms. In particular, the LSTM (Long Short Term Memory) recurrent network selected, which has been pre-trained with external datasets and re-trained with own data by applying the Transfer Learning technique known as Fine Tunning. Taking as input data the signals sent from the wearable, an inference of the model is obtained and upon detection of an abnormality an alert is sent through a mobile application called Anomaly Alarm. The final validation of the system yielded an accuracy of 91.2%, and a sensitivity in relation to abnormal events of 88%.

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AUTHORS Diana Martínez Hinojosa Sebastián Romero Palma Daritza Teheran Viñas ADVISOR Mauricio Pardo González ADVISERS Winston Percybrooks Bolívar Carlos Cardenas Pérez

INGENIERÍA ELECTRÓNICA 132

AUTORES Enrique Niebles Saco Jorge Rico Pinto TUTOR Mauricio Pardo González ASESOR Margarita Narducci Marín

DISEÑO DE UN SISTEMA DE INSTRUMENTACIÓN WEARABLE PARA LA MEDIDA DE LA FRECUENCIA RESPIRATORIA EN PACIENTES CON EPOC La Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC) es un trastorno respiratorio que consiste principalmente en el bloqueo persistente del flujo del aire. En el 2019, esta se convirtió en la tercera causa principal de defunciones en el mundo según la OMS. Dado que esta enfermedad se presenta mayoritariamente en países con ingresos medios y bajos, este proyecto busca facilitar el acceso a la medición de dicha frecuencia. Para ello, se diseñó el prototipo de un dispositivo vestible que permite monitorear la frecuencia respiratoria, y notificar al usuario acerca de un posible patrón respiratorio anómalo necesario a tratar. En este sentido, el modelo comprende de una mascarilla junto a un transductor, en este caso un micrófono Electret omnidireccional (MAX9814), para captar la señal de audio. El sonido pulmonar se encuentra en el rango de frecuencias de 250 a 2500 Hz, por lo cual se incluye una etapa de filtrado digital para obtener esta información. El cálculo de las respiraciones por minuto (rpm) se realiza con base en la cantidad de exhalaciones que se dan en ese período de tiempo. Para esto, se calcula la envolvente de la señal filtrada y se hallan los picos máximos en amplitud de cada exhalación. Por otra parte, el micrófono se conecta directamente a un smartphone mediante un cable con conector Jack de 3.5mm y luego, a través de la aplicación móvil, se graban muestras de audio en formato .WAV para almacenarlas en un servidor web. En la página web se visualiza un resumen gráfico de la señal de audio y el estado del usuario, que depende si se ubica dentro del rango normal –entre los 12 y 20 rpm– o por fuera de este. Como limitación, la validación de resultados se hizo calculando de forma manual las rpm, y no con un equipo o personal especializado. Asimismo, el sistema presenta una precisión de al menos el 80% en los casos que se aplique. En conclusión, se logró diseñar una solución rápida y de fácil acceso que permite medir de forma precisa la frecuencia respiratoria.

ELECTRONIC ENGINEERING

DESIGN OF A WEARABLE INSTRUMENTATION SYSTEM FOR THE MEASUREMENT OF RESPIRATORY RATE IN PATIENTS WITH COPD Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) is a respiratory disorder that mainly consists of persistent airflow blockage. In 2019, this became the third leading cause of death in the world according to the WHO. Because this disease occurs mainly in low- and middle-income countries, this project seeks to facilitate access to the measurement of this frequency. For this, the prototype of a wearable device was designed to allow monitoring of the respiratory rate, and notifying the user about a possible abnormal respiratory pattern that needs to be treated. In this sense, the model consists of a mask together with a transducer, in this case an omnidirectional Electret microphone (MAX9814), to capture the audio signal. Pulmonary sound is found in the frequency range of 250 to 2500 Hz, for which a digital filtering stage is included to obtain this information. The calculation of breaths per minute (bpm) is made based on the number of exhalations that occur in that period of time. For this, the envelope of the filtered signal is calculated and the maximum peaks in amplitude of each exhalation are found. On the other hand, the microphone is connected directly to a smartphone using a 3.5mm jack cable and then, through the mobile application, audio samples are recorded in .WAV format to be stored on a web server. The web page displays a graphic summary of the audio signal and the user’s status, which depends on whether it is within the normal range –between 12 and 20 bpm– or outside it. As a limitation, the validation of results was done by manually calculating the bpm, and not with specialized equipment or personnel. Likewise, the system presents an accuracy of at least 80% in the cases where it is applied. In conclusion, it was possible to design a fast and easily accessible solution that allows accurate measurement of respiratory rate.

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AUTHORS Enrique Niebles Saco Jorge Rico Pinto ADVISOR Mauricio Pardo González ADVISER Margarita Narducci Marín

INGENIERÍA ELECTRÓNICA 134

AUTORES Arturo Pantoja García Jesús Quintero Borrego TUTOR Mauricio Pardo González ASESORES María Gabriela Calle José Soto Ortiz

Sistema para verificación de iluminancia en exteriores Un sistema de medida de iluminancia permitirá verificar rigurosamente el cumplimento de los niveles exigidos por la norma. Así se permite que los procesos que se desarrollan en dichos espacios se cumplan sin problemas debidos a insuficiencia lumínica. Además, este proyecto apoya el crecimiento tecnológico nacional, ya que da la oportunidad a los estudiantes de crear sistemas que resuelvan problemas locales. Se propone el diseño y construcción de un sistema compuesto por un software que indica la ubicación del sistema de medida en el área y visualiza los resultados, y un sistema hardware para medir la iluminancia. El hardware está basado en LoRaWAN para la transmisión de los datos de los sensores. La iluminancia se mide por el método de 9 puntos utilizando tres nodos para medir en tres puntos a la vez. Los datos se transmiten al Gateway conectado al PC donde corre el software de visualización desarrollado con Python como lenguaje de programación. Restricciones • Ambiental - Sistema de bajo consumo, no debe usar elementos fabricados con sustancias contaminantes o cancerígenas y las frecuencias de operación no deben incidir en la salud de quienes operen el hardware. • Económica – Sistema de bajo costo (menor a sistemas similares en el mercado) • Usabilidad/Construcción – Hardware robusto para trabajos a la intemperie y no debe interferir con las labores que se desarrollan en el ambiente. • Social - El sistema solamente podrá ser usado por personal capacitado. Se logró diseñar y construir un programa que indica la ubicación del sistema de medida de iluminancia en un área determinada y muestra los resultados, así como un sistema hardware para medir la iluminancia y transmitir la información hacia el software de visualización. Se validaron las mediciones comparándolas con la de un luxómetro para la validación con un error de cálculo de iluminancia promedio bajo, y se logró verificar la estabilidad de las medidas realizando varias repeticiones de mediciones con cada nodo.

ELECTRONIC ENGINEERING 135

Outdoor illuminance verification system An illuminance measurement system will make it possible to rigorously verify compliance with the levels required by the standard. This allows the processes that take place in these spaces to be carried out without problems due to insufficient light. In addition, this project supports national technological growth, since it gives students the opportunity to create systems that solve local problems. The design and construction of a system composed of software that indicates the location of the measurement system in the area and displays the results, and a hardware system to measure illuminance is proposed. The hardware is based on LoRaWAN for the transmission of sensor data. Illuminance is measured by the 9-point method using three nodes to measure at three points at a time. The data is transmitted to the Gateway connected to the PC where the visualization software is running, developed using Python as programming language. Restrictions • Environmental - Low consumption system, must not use elements manufactured with polluting or carcinogenic substances and the operating frequencies must not affect the health of those who operate the hardware. • Economic – Low-cost system (lower than similar systems on the market) • Usability/Construction – Robust hardware for work outdoors and should not interfere with the work carried out in the environment. • Social - The system may only be used by trained personnel. It was possible to design and build a program that indicates the location of the illuminance measurement system in each area and shows the results, as well as a hardware system to measure illuminance and transmit the information to the visualization software. The measurements were validated by comparing them with that of a luxmeter for validation with a low average illuminance calculation error, and it was possible to verify the stability of the measurements by performing several repetitions of measurements with each node.

AUTHORS Arturo Pantoja García Jesús Quintero Borrego ADVISOR Mauricio Pardo González ADVISERS María Gabriela Calle José Soto Ortiz

INGENIERÍA ELECTRÓNICA 136

AUTORES Carlos Tinoco Moreno Juan Velásquez Zora TUTOR Mauricio Pardo González ASESOR Margarita Narducci Marín

DISEÑO DE UN SISTEMA DE UN INSTRUMENTACIÓN WEARABLE PARA LA MEDIDA DE SATURACIÓN DE OXÍGENO EN SANGRE Actualmente, son muchas las personas que sufren algún tipo de enfermedad respiratoria o cardiovascular, y que deben someterse continuamente a análisis médicos para prevenir riesgos de salud, por ello existe la necesidad de desarrollar dispositivos que nos ayuden a identificar el porcentaje de saturación de oxígeno en sangre. En el presente trabajo se ha desarrollado tanto la parte software como el diseño hardware de un dispositivo médico encargado de calcular y estudiar la incógnita citada anteriormente, utilizando para ello el sensor comercial MAX30102. Además, se ha diseñado una sencilla interfaz de usurario, para que cualquier tipo de paciente pueda ser capaz de registrar sus mediciones, consiguiendo así una monitorización completa del sujeto, evitando provocar riesgos de salud innecesarios. El resultado principal de este proyecto es que fuimos capaces de mostrar por medio de la interfaz gráfica los valores de saturación de oxígeno en la sangre extraídos del sensor MAX30102. Currently, there are many people who suffer from some type of respiratory or cardiovascular disease, and who must continuously undergo medical tests to prevent health risks, which is why there is a need to develop devices that help us identify the percentage of oxygen saturation in blood. In the present work, both the software part and the hardware design of a medical device in charge of calculating and studying the previously mentioned unknown have been developed, using the commercial sensor MAX30102. In addition, a simple user interface has been designed so that any type of patient can be able to record their measurements, thus achieving complete monitoring of the subject, avoiding causing unnecessary health risks. The main result of this project is that we were able to display through the graphical interface the oxygen saturation values in the blood extracted from the MAX30102 sensor.

ELECTRONIC ENGINEERING

DESIGN OF A PORTABLE INSTRUMENTATION SYSTEM FOR THE MEASUREMENT OF OXYGEN SATURATION IN BLOOD Currently, there are many people who suffer from some type of respiratory or cardiovascular disease, and who must continuously undergo medical tests to prevent health risks, which is why there is a need to develop devices that help us identify the percentage of oxygen saturation in blood. In the present work, both the software part and the hardware design of a medical device in charge of calculating and studying the previously mentioned unknown have been developed, using the commercial sensor MAX30102. In addition, a simple user interface has been designed so that any type of patient can be able to record their measurements, thus achieving complete monitoring of the subject, avoiding causing unnecessary health risks. The main result of this project is that we were able to display through the graphical interface the oxygen saturation values in the blood extracted from the MAX30102 sensor. Actualmente, son muchas las personas que sufren algún tipo de enfermedad respiratoria o cardiovascular, y que deben someterse continuamente a análisis médicos para prevenir riesgos de salud, por ello existe la necesidad de desarrollar dispositivos que nos ayuden a identificar el porcentaje de saturación de oxígeno en sangre. En el presente trabajo se ha desarrollado tanto la parte software como el diseño hardware de un dispositivo médico encargado de calcular y estudiar la incógnita citada anteriormente, utilizando para ello el sensor comercial MAX30102. Además, se ha diseñado una sencilla interfaz de usurario, para que cualquier tipo de paciente pueda ser capaz de registrar sus mediciones, consiguiendo así una monitorización completa del sujeto, evitando provocar riesgos de salud innecesarios. El resultado principal de este proyecto es que fuimos capaces de mostrar por medio de la interfaz gráfica los valores de saturación de oxígeno en la sangre extraídos del sensor MAX30102.

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AUTHORS Carlos Tinoco Moreno Juan Velásquez Zora ADVISOR Mauricio Pardo González ADVISER Margarita Narducci Marín

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ÍNDICE INDEX

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Diseño de un esquema de financiación para el fomento de energía renovable Design of a financing scheme for the promotion of renewable energy

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Adaptación de una metodología para la selección de los componentes de un sistema de extracción de agua subterránea alimentado con energía solar Adaptation of a methodology for the selection of the components of a solar-powered groundwater extraction system

146

Modelo de estimación de costos de energía para la transición de una flota de buses convencionales a eléctricos Energy cost estimation model for the transition from a conventional bus fleet to electric buses

148

Diseño de plan de acción para la identificación de puntos críticos en la instalación de paneles solares en semáforos de la ciudad de barranquilla Design of an action plan for the identification of critical points in the installation of solar panels in traffic lights in barranquilla city

150

Diseño y automatización de un procedimiento para la identificación de factores que representen oportunidades de innovación y puntos claves de acción en el servicio energético Design and automation of a procedure for the identification of factors that represent innovation opportunities and key action points in the energy service

152

Diseño de aplicativo móvil para incentivar la participación de mujeres en carreras STEM Design of an application to encourage the participation of women in STEM careers

154

156

Diseño de un cuestionario adaptado culturalmente como herramienta para medir la satisfacción estudiantil con respecto a la calidad del servicio de educación superior en la universidad del norte Design of a culturally adapted questionnaire as a tool to measure student satisfaction regarding the quality of higher education services at universidad del norte Diseño de un modelo de machine learning para predicción de rendimiento académico a partir de la resiliencia Design of a machine learning model for predicting academic performance based on resilience

158 160

Diseño de una herramienta para la predicción de la gravedad de un accidente de tránsito y para su registro y control en la ciudad de Barranquilla Design of a tool for the prediction of the severity of a traffic accident and for its registration and control in the city of Barranquilla Diseño de una plataforma web que incentive la escogencia de carreras STEM en niñas entre los 11 y 17 años Design of a web platform to encourage girls between the ages of 11 and 17 to choose STEM careers

162

Determinación de la viabilidad económica de la cadena de logística inversa del cartón para bebidas desde Barranquilla Determining the economic viability of a cardboard packaging reverse logistics chain from Barranquilla

164

Despachos multimaterial para viabilizar la cadena de logística inversa del cartón para bebidas desde Barranquilla Multi-material dispatches to sustain the reverse logistics chain of beverage carton from barranquilla

166

Asignación óptima de plantas eléctricas en estaciones de combustible frente a suministro eléctrico incierto Optimal allocation of power plants at fuel stations based on uncertain Power supply

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Diseño de un sistema de control de gestión para el proceso de compras y ventas de la empresa Semtel ingeniería S.A.S basado en balanced scorecard (BSC) Design of a management control system for the purchasing and sales process of the company Semtel ingeniería S.A.S based on balanced scorecard (BSC)

170

172

174

176

Diseño y sistematización del proceso de revisión de alistamiento de vehículos de una empresa de transporte terrestre en Barranquilla Design and systematization of the vehicle readiness review process of a land transportation company in Barranquilla Diseño de un plan de mejora de la calidad para aumentar la competitividad de la empresa Todo Fresco S.A.S. Design of a quality improvement plan to increase the competitiveness of the company Todo Fresco S.A.S. Diseño de un sistema de protección de datos personales basados en la ley estatutaria 1581 de 2012 para la empresa Central de Cobranzas Ltda Design of a personal data protection system based on statutory law 1581 of 2012 for the company Central de Cobranzas Ltda Diseño de un sistema de gestión de compras e inventario para la empresa good people S.A.S Design of a purchasing and inventory management system for the company good people S.A.S

178

Diseño de herramienta computacional para el estudio de tiempos en contratos de gestión documental Design of computational tool for times study in contracts of documentary management

180

Diseño de una herramienta basada en datos históricos para el reasentamiento de migrantes venezolanos en Colombia Design of a tool based on historical data for the resettlement of venezuelan migrants in Colombia

182

Modelo para la predicción de rendimiento del markdown en Rappi Model design for markdown performance forecasting at Rappi

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Diseño de una herramienta interactiva de visualización de planes de estudio personalizados Design of an interactive visualization tool for customized curricula

186

Diseño de modelo de predicción del indicador saidi a partir de las variables significativas de operación del sistema en la empresa Enel Colombia Design of a saidi indicator prediction model based on the significant variables of system operation in Enel Colombia

188

Diseño de un modelo de proceso mediante el redimensionamiento de capacidades de flota vehicular en el transporte de pasajeros Design of a process model through the resizing of vehicle fleet capacities in passenger transportation

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192

Diseño del modelo para la distribución de planta para el proceso de trillado de la empresa Red Ecolsierra Design of a plant distribution model for the coffee threshing process at the company Red Ecolsierra Diseño de líneas de producción para la empresa alimentos Manbu Production lines design for the company Manbu groceriesa

INGENIERÍA INDUSTRIAL 142

AUTORES Valeria Molina de la Rosa Daniel Puccini Galofre Daniela Sánchez Arrázola TUTOR Alvin Henao Pérez

DISEÑO DE UN ESQUEMA DE FINANCIACIÓN PARA EL FOMENTO DE ENERGÍA RENOVABLE Barranquilla cuenta con una ubicación privilegiada en el país que le permite acceder a una gran cantidad de recursos naturales, tales como la energía solar, sin embargo, no está siendo aprovechada para implementar sistemas renovables que puedan ser usados para la generación y distribución de energía en la ciudad. En este proyecto se diseñan dos modelos de negocio basados en la financiación de sistemas de paneles solares por parte del distribuidor de energía eléctrica. Un modelo utiliza un sistema de paneles para abastecer la demanda del hogar y el otro sobredimensiona el sistema para producir excedentes. Usando una muestra por conveniencia de los hogares del barrio San José de Barranquilla, se comparan los ingresos netos de los dos modelos desde la perspectiva del cliente y desde la perspectiva del distribuidor, tomando como línea base la situación actual. Se concluye que el modelo sobredimensionado genera mayores beneficios para ambas partes interesadas y fomenta el aprovechamiento de los recursos naturales en la ciudad.

INDUSTRIAL ENGINEERING

DESIGN OF A FINANCING SCHEME FOR THE PROMOTION OF RENEWABLE ENERGY Barranquilla has a privileged location in the country that allows it to access a large number of natural resources, such as sunlight; however, these are not being used to implement renewable systems that can be used for the generation and distribution of energy in the city. Two business models were designed using photovoltaic systems financed for homes in the San José neighborhood, located in the city of Barranquilla. The city’s electricity distributor will finance the system, acting as the intermediary between the supplier of the solar panels and the clients. The first model used the quantity of panels required to supply the energy demand of the house, while the second one was oversized. The systems were evaluated from the perspective of the consumer and the electricity distributor, comparing the profits of the distributor and the savings of the client with the current situation. In conclusion, the oversized model generated greater benefits for both interested parties and encouraged the use of natural resources in the city.

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AUTHORS Valeria Molina de la Rosa Daniel Puccini Galofre Daniela Sánchez Arrázola ADVISOR Alvin Henao Pérez

INGENIERÍA INDUSTRIAL 144

AUTORES María Araujo González Tatiana Pulgarín Sánchez Esther Sánchez Pérez TUTOR Alvin Henao Pérez

ADAPTACIÓN DE UNA METODOLOGÍA PARA LA SELECCIÓN DE LOS COMPONENTES DE UN SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA ALIMENTADO CON ENERGÍA SOLAR La finca Rosa Blanca, ubicada en el Municipio de Bosconia, es una finca dedicada a la cría, venta y producción de leche de ganado bovino. Debido a las condiciones geográficas en la zona, se presentan largas temporadas de sequía generando escasez de agua para múltiples tareas. Actualmente, existe un sistema de extracción de agua subterránea en un pozo de 25 metros que recolecta 15.000 litros diarios que no son suficientes para todas las actividades de la finca. Ante esta situación, hemos realizado la selección de un nuevo sistema que funcione con fuentes renovables de energía como la solar y que sea a mayor profundidad para la obtención de un flujo de agua que permita suplir las necesidades de la finca. La selección del diseño se hizo primeramente con el análisis morfológico de los componentes del sistema, luego, se crearon distintos diseños y por medio de criterios de evaluación se implementó la matriz Pugh y el método AHP, herramientas cuantitativas que permiten la toma de decisiones entre distintos elementos. Ambos métodos dieron como resultado el diseño de un sistema de paneles monocristalinos, que acciona y controla por medio de un inversor solar a una bomba tipo lapicero, que extrae el flujo de agua de un pozo de más de 70 metros de profundidad con una manguera que deposita en un tanque de geomembrana de 40.000 litros de capacidad para uso de los trabajadores, dueños de la finca, abrevadero del ganado y riego de cultivo de maíz. Durante el desarrollo encontramos algunas limitantes como crear diseños sin almacenamiento de energía por su alto costo y también la facilidad de obtener información de la finca al estar en otro municipio. Sin embargo, también debemos resaltar que la implementación de este proyecto generaría una disminución en costos de producción en la finca y también la reducción de huella de carbono con el uso de energías renovables.

INDUSTRIAL ENGINEERING

ADAPTATION OF A METHODOLOGY FOR THE SELECTION OF THE COMPONENTS OF A SOLARPOWERED GROUNDWATER EXTRACTION SYSTEM The Rosa Blanca farm, located in the municipality of Bosconia, is dedicated to raising, selling, and producing milk from cattle. Due to the geographic conditions in the area, there are long periods of drought that generate water shortages for multiple tasks. Currently, there is a subway water extraction system in a 25-meter well that collects 15,000 liters per day, which is not enough for all the farm’s activities. In view of this situation, we have made the selection of a new system that works with renewable energy sources such as solar energy and at a greater depth to obtain a flow of water to meet the needs of the farm. The selection of the design was made first with the morphological analysis of the components of the system, then, different designs were created and by means of evaluation criteria the Pugh matrix and the AHP method were implemented, quantitative tools that allow the decision making between different elements. Both methods resulted in the design of a monocrystalline panel system, which drives and controls through a solar inverter to a pen-type pump, which extracts the water flow from a well more than 70 meters deep with a hose that deposits in a geomembrane tank of 40,000 liters capacity for use by workers, owners of the farm, livestock watering and irrigation of corn crop. During the development we found some limitations such as creating designs without energy storage due to its high cost and also the ease of obtaining information from the farm being in another municipality. However, we must also highlight that the implementation of this project would generate a decrease in production costs on the farm and also the reduction of carbon footprint with the use of renewable energy.

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AUTHORS María Araujo González Tatiana Pulgarín Sánchez Esther Sánchez Pérez ADVISOR Alvin Henao Pérez

INGENIERÍA INDUSTRIAL 146

AUTORES Eviuris Mejía Bravo Ana Orejarena Ariza Juan Severiche Pineda TUTOR Alvin Henao Pérez

MODELO DE ESTIMACIÓN DE COSTOS DE ENERGÍA PARA LA TRANSICIÓN DE UNA FLOTA DE BUSES CONVENCIONALES A ELÉCTRICOS La ciudad de Barranquilla no cuenta con tecnologías de cero emisiones en su sistema de transporte público colectivo y masivo y, por lo tanto, no usa energías renovables no convencionales en este sector. Entre las medidas de Colombia para lograr la meta de reducir el 51% de emisiones de GEI a 2030 se encuentran la diversificación de su matriz energética y la transición eléctrica de la movilidad, si la ciudad comenzase a electrificar su sector transporte y a aprovechar el recurso solar para la alimentación del mismo, originaría beneficios locales y contribuiría al alcance de los objetivos del país. Con el fin de brindar información referente a la transición de buses convencionales a eléctricos en la ciudad, se desarrolló un modelo de estimación de costos anuales de energía correspondientes a la alimentación de buses eléctricos por medio de una granja solar y/o la red convencional y la de los buses convencionales por el consumo de diésel. A través del modelo se realizaron diferentes cálculos de costos variando el número de buses eléctricos y convencionales dentro de una flota con tamaño treinta y alterando los porcentajes de la energía anual requerida suministrada por la red convencional y la granja solar. Diversos valores dentro del modelo para los cálculos realizados no son exactos a la realidad debido a que se desconoce el comportamiento de esos costos. Con los resultados obtenidos se puede constatar que alimentar buses eléctricos con una fuente de energía solar aislada no es la mejor opción en términos económicos; se incurre en costos del más del doble de esta forma al alimentar la flota completa que si fuese por la red convencional.

INDUSTRIAL ENGINEERING

ENERGY COST ESTIMATION MODEL FOR THE TRANSITION FROM A CONVENTIONAL BUS FLEET TO ELECTRIC BUSES Barranquilla does not have zero-emission technologies in its collective and mass public transportation system and therefore does not use non-conventional renewable energies in this sector. Among the measures taken by Colombia to achieve the goal of reducing 51% GHG emissions by 2030 include the diversification of its energy matrix and the electric transition of mobility. If the city began to electrify its transport sector and take advantage of solar resources to supply the same, it would originate local benefits and contribute to achieving the country’s objectives. In order to provide information regarding the transition from conventional to electric buses in the city, a model was developed to estimate annual energy costs corresponding to the supply of electric buses through a solar farm and/or conventional grid and conventional buses due to diesel consumption. Different cost calculations were performed through the model, varying the number of electric and conventional buses within a fleet with size thirty and altering the percentages of the annual energy required provided by the conventional network and the solar farm. Various values within the model for the calculations made are not accurate to reality because the behavior of these costs is unknown. According to the results obtained, it can be verified that powering electric buses with an isolated solar energy source is not the best option in economic terms. Costs more than double this way are incurred when feeding the entire fleet than if it were by the conventional network.

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AUTHORS Eviuris Mejía Bravo Ana Orejarena Ariza Juan Severiche Pineda ADVISOR Alvin Henao Pérez

INGENIERÍA INDUSTRIAL 148

AUTORES Paolo Ferrer Diazgranados David Guzmán Acevedo Daniela Villarreal Peralta TUTOR Alvin Henao Pérez

DISEÑO DE PLAN DE ACCIÓN PARA LA IDENTIFICACIÓN DE PUNTOS CRÍTICOS EN LA INSTALACIÓN DE PANELES SOLARES EN SEMÁFOROS DE LA CIUDAD DE BARRANQUILLA El presente artículo contiene información acerca de una propuesta para disminuir el caos vehicular en Barranquilla cuando se presentan interrupciones eléctricas, a través de la implementación de un plan de acción para instalar paneles solares en semáforos priorizando los puntos más críticos de la ciudad. Para ello, se revisó la literatura acerca de métodos multicriterio para toma de decisiones, de tal manera que pudiesen ser utilizados para determinar un plan de acción idóneo. Los métodos elegidos fueron TOPSIS, SIMUS y Cluster mediante PAM. Posteriormente, se establecieron los criterios a tener en cuenta para realizar la priorización de puntos críticos, siendo: Irradiancia, Frecuencia de congestión, Duración de la congestión, percepción de la ciudadanía, frecuencia de interrupción y duración de la interrupción. Luego, se diseñaron y realizaron dos encuestas a una muestra basada en la población objetivo, con el fin de obtener información acerca de los criterios a tener en cuenta para desarrollar los métodos. Finalmente, con los datos recolectados se desarrollaron los métodos propuestos y se integraron los resultados a través de la herramienta Power BI, que además de visualizar los datos permite segmentarlos para realización del plan de acción respecto a los puntos que deben ser priorizados.

INDUSTRIAL ENGINEERING

DESIGN OF AN ACTION PLAN FOR THE IDENTIFICATION OF CRITICAL POINTS IN THE INSTALLATION OF SOLAR PANELS IN TRAFFIC LIGHTS IN BARRANQUILLA CITY The following article contains information in regards to the proposal to decrease the vehicular chaos in Barranquilla when an electric interruption occurs, through the implementation of an action plan of installing solar panels on the traffic lights that are in the more critical points in the city. For it, the literature about multi criteria methods for decision choice was revised, in the way that can be utilized to determine the ideal action plan. The chosen methods were TOPSIS, SIMUS and Cluster through PAM. Subsequently, it was established the criteria that need to be in mind to make the prioritization of the critical points, those are: Irradiance, congestion frequency, congestion duration, citizen perception, interruption frequency and interruption duration. Then, two surveys were designed and executed to a statistical sample based on the objective population, with the final purpose of obtaining information in regards to the criteria considered to develop the methods. Finally, with the collected data were developed the proposed methods and were integrated the results through the tool, Power BI, that in addition of visualizing the data, this tool lets you segment it in order to make the action plan regarding the points that have to be prioritized.

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AUTHORS Paolo Ferrer Diazgranados David Guzmán Acevedo Daniela Villarreal Peralta ADVISOR Alvin Henao Pérez

INGENIERÍA INDUSTRIAL 150

AUTORES Stefani Altamar Rivera Liz Barceló Muñoz Marineth Calderón Ruiz TUTOR Alvin Henao Pérez

DISEÑO Y AUTOMATIZACIÓN DE UN PROCEDIMIENTO PARA LA IDENTIFICACIÓN DE FACTORES QUE REPRESENTEN OPORTUNIDADES DE INNOVACIÓN Y PUNTOS CLAVES DE ACCIÓN EN EL SERVICIO ENERGÉTICO En la actualidad, las fuentes de energía mayormente usadas corresponden a aquellas de origen fósil, sin embargo, su frecuente uso no necesariamente implica que sea la más conveniente para el entorno. Además de los grandes impactos negativos en materia ambiental, son muchos los problemas que provienen de este tipo de energía, como por ejemplo, el déficit en la satisfacción en términos de distribución y prestación del servicio a diversos sectores. El presente proyecto plantea el diseño y automatización de un procedimiento o metodología que permite la identificación de factores que representen oportunidades de innovación y puntos claves en la prestación del servicio energético actual, con el propósito de proveer a empresas del sector energético información base para realizar una propuesta de valor encaminada a trabajar en las problemáticas actuales del servicio, a través de la formulación de negocios de energía distribuida que impliquen la transición hacia el uso de fuentes renovables. Con base en las dos primeras etapas de la metodología Design Thinking, se plantea la integración del modelo Servqual y Kano como estrategia para empatizar y reconocer las necesidades particulares del cliente, a través de la definición de factores claves en el servicio, la medición y categorización de brechas existentes entre sus percepciones y expectativas, y la priorización de los atributos que generan valor para él a partir de distintos tipos de calidad. Adicionalmente, la metodología se automatiza a través de Excel y el lenguaje de programación Visual Basic, con el objetivo de facilitar su aplicabilidad por parte de las empresas. Finalmente, a nivel de impacto social, ambiental y económico se destaca el apalancamiento hacia la mejora de un bien de primera necesidad, el aprovechamiento e implementación de nuevas fuentes de energía renovable y el aumento en la competitividad de las ofertas o modelos de negocios a proponer por parte de las empresas prestadoras del servicio.

INDUSTRIAL ENGINEERING

DESIGN AND AUTOMATION OF A PROCEDURE FOR THE IDENTIFICATION OF FACTORS THAT REPRESENT INNOVATION OPPORTUNITIES AND KEY ACTION POINTS IN THE ENERGY SERVICE Currently, the most widely used energy sources correspond to those of fossil origin, however, its frequent use does not imply that it is the most convenient for the environment. Furthermore, to the great negative impacts on the environment, there are many problems that come from this type of energy, such as the deficit in satisfaction in terms of distribution and service provision to different sectors. This project proposes the design and automatization of a procedure or methodology that allows the identification of factors that represent innovation opportunities and key points in the provision of the current energy service, with the objective of providing companies in the energy sector with base information to make a value proposal aimed at working on the current service issues, through the formulation of distributed energy businesses that imply the transition towards the use of renewable sources. Based on the first two stages of the Design Thinking methodology, the integration of the Servqual and Kano model is proposed as a strategy to empathize and recognize particular needs of the customer, through the definition of key factors in the service, measurement and categorization of existing gaps between their perceptions and expectations, and the prioritization of the attributes that generate value for them from different types of quality. Additionally, the methodology is automated through Excel and the Visual Basic programming language, with the objective of facilitating its applicability by companies. Finally, regarding social, environmental and economic impact, the leverage towards the improvement of an essential good, the use and implementation of new sources of renewable energy and the increase in the competitiveness of the offers or business models to be proposed by the service providers are stood out.

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AUTHORS Stefani Altamar Rivera Liz Barceló Muñoz Marineth Calderón Ruiz ADVISOR Alvin Henao Pérez

INGENIERÍA INDUSTRIAL 152

AUTORES Valentina Ahumada Lozano Sebastián Amaris Vesga Julián Saltarín Molino TUTOR Rita PeñaBaena Niebles

DISEÑO DE APLICATIVO MÓVIL PARA INCENTIVAR LA PARTICIPACIÓN DE MUJERES EN CARRERAS STEM Las carreras STEM constantemente se enfrentan a retos y cambios, pero actualmente su principal problema radica en la baja participación de mujeres a nivel mundial. De lo mencionado anteriormente nace el propósito de este proyecto que busca darle solución a esta problemática, a través de una aplicación móvil que permita motivar, desarrollar habilidades y conocimientos sobre las STEM. Este aplicativo cuenta con dos módulos interactivos para obtener una mayor atracción en las niñas, el primero se le denomina “Motívate” el cual contiene una serie de videos y frases motivacionales con el propósito de dar a conocer las experiencias de mujeres exitosas y empoderadas que han estudiado STEM. Por otro parte, el segundo módulo “Aprender jugando” nos brinda diversos juegos interactivos que ponen a prueba sus conocimientos, con el fin de enriquecer el aprendizaje de las niñas acerca de temas relacionados con STEM. Estos módulos se crearon basados en el método de M-Learning que se enfoca en el aprendizaje a través de plataformas digitales. Mientras que para la arquitectura de la aplicación se utiliza la metodología Scrum que se basa en cumplir tareas con un equipo desarrollador por periodos cortos de tiempo denominados “Sprints”, usando el software de código abierto React Native con su lenguaje de programación JavaScript. Luego de desarrollar este aplicativo se implementó una prueba piloto donde se evaluó el diseño y el contenido, de acuerdo con los resultados de este se implementaron correcciones y mejoras. Finalmente, se logró crear una herramienta de motivación para las adolescentes que muchas veces sienten el temor de estudiar carreras de este tipo, ya sea por desconocimiento o porque no sienten que tienen las habilidades para llevarlas a cabo.

INDUSTRIAL ENGINEERING

DESIGN OF AN APPLICATION TO ENCOURAGE THE PARTICIPATION OF WOMEN IN STEM CAREERS STEM careers constantly face challenges and changes, but currently their main problem lies in the low participation of women worldwide. From the aforementioned, the purpose of this project is born, which seeks to solve this problem, through a mobile application that allows motivating, developing skills and knowledge about STEM. This application has two interactive modules to obtain a greater attraction in girls, the first is called “Motivate” which contains a series of videos and motivational phrases with the purpose of publicizing the experiences of successful and empowered women who have studied STEM. On the other hand, the second module “Learn by playing” offers us various interactive games that test their knowledge, in order to enrich the girls’ learning about STEMrelated topics. These modules were created based on the M-Learning method that focuses on learning through digital platforms. While for the architecture of the application, the Scrum methodology is used, which is based on completing tasks with a developer team for short periods of time called “Sprints”, using the open source software React Native with its JavaScript programming language. After developing this application, a pilot test was implemented where the design and content were evaluated, according to the results of this, corrections and improvements were implemented. Finally, it was possible to create a motivational tool for adolescents who often feel afraid to study careers of this type, either due to ignorance or because they do not feel they have the skills to carry them out.

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AUTHORS Valentina Ahumada Lozano Sebastián Amaris Vesga Julián Saltarín Molino ADVISOR Rita PeñaBaena Niebles

INGENIERÍA INDUSTRIAL 154

AUTORES Laura Castaño Campo Neida Charris Ebratt Angie Pérez Tafur TUTOR Rita PeñaBaena Niebles

DISEÑO DE UN CUESTIONARIO ADAPTADO CULTURALMENTE COMO HERRAMIENTA PARA MEDIR LA SATISFACCIÓN ESTUDIANTIL CON RESPECTO A LA CALIDAD DEL SERVICIO DE EDUCACIÓN SUPERIOR EN LA UNIVERSIDAD DEL NORTE En la actualidad, la creciente demanda del servicio de educación superior ha incrementado el número de instituciones educativas, por lo que es importante que dichas instituciones cuenten con ventajas competitivas que las hagan resaltar frente a otras para atraer más estudiantes y con ello, ser más rentables. En ese sentido, una institución debe preocuparse por la satisfacción de sus estudiantes con respecto al servicio prestado para que tengan una percepción positiva de dicho servicio, ya que, si la institución educativa cubre sus exigencias durante toda la etapa del servicio, ellos darán buenas referencias sobre la institución y promoverán su escogencia en el futuro. Medir el grado de satisfacción de los estudiantes con respecto al servicio educativo es útil para la universidad porque así puede conocer la calidad percibida e identificar oportunidades de mejora. Sin embargo, en la literatura no hay evidencia de una herramienta que le permita a una universidad medir la calidad de su servicio a través de la satisfacción de los estudiantes, por lo que existe una carencia que es pertinente llenar. En búsqueda de diseñar esa herramienta de medición de la calidad, el presente estudio propone el diseño de un cuestionario basado en el modelo HESQUAL (Higher Education Service QUALity) por medio de la metodología de adaptación cultural, en la que se hace uso de un cuestionario previamente validado en el país africano Mauricio para aplicarlo en un contexto cultural diferente, siendo el caso de estudio la Universidad del Norte en Barranquilla. Con esta metodología, y después de un análisis de fiabilidad y viabilidad en el software SPSS, se obtiene una herramienta de medición de la calidad a partir de de la satisfacción de los estudiantes, con todo el potencial de ser usada para identificar áreas de mejora y áreas fuertes del servicio prestado, con el fin de dirigir acciones que permitan mejorar la calidad de la institución y con esto, su competitividad.

INDUSTRIAL ENGINEERING

DESIGN OF A CULTURALLY ADAPTED QUESTIONNAIRE AS A TOOL TO MEASURE STUDENT SATISFACTION REGARDING THE QUALITY OF HIGHER EDUCATION SERVICES AT UNIVERSIDAD DEL NORTE Currently, the growing demand for higher education services has increased the number of educational institutions, so it is important that these institutions have competitive advantages that make them stand out from others in order to attract more students and thus be more profitable. In this sense, an institution should be concerned about the satisfaction of its students with respect to the service provided so that they have a positive perception of such service, since, if the educational institution meets their demands during the entire stage of the service, they will give good references about the institution and will promote their choice in the future. Measuring the degree of student satisfaction with respect to the educational service is useful for the university because it allows it to know the perceived quality and identify opportunities for improvement. However, there is no evidence in the literature of a tool that allows a university to measure the quality of its service through student satisfaction, so there is a gap that needs to be filled. In search of designing such a quality measurement tool, this study proposes the design of a questionnaire based on the HESQUAL model (Higher Education Service QUALity) through the methodology of cultural adaptation, in which a questionnaire previously validated in the African country of Mauritius is used to apply it in a different cultural context, the case study being the Universidad del Norte in Barranquilla. With this methodology, and after an analysis of reliability and feasibility in the SPSS software, a quality measurement tool is obtained from student satisfaction, with all the potential to be used to identify areas of improvement and strong areas of the service provided, in order to direct actions to improve the quality of the institution and with this, its competitiveness.

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AUTHORS Laura Castaño Campo Neida Charris Ebratt Angie Pérez Tafur ADVISOR Rita PeñaBaena Niebles

INGENIERÍA INDUSTRIAL 156

AUTORES Carlos Granadillo Díaz Brian Llinás Marimon Simón López Ramos TUTOR Rita PeñaBaena Niebles ASESOR Daniel Romero Rodríguez

DISEÑO DE UN MODELO DE MACHINE LEARNING PARA PREDICCIÓN DE RENDIMIENTO ACADÉMICO A PARTIR DE LA RESILIENCIA Para prevenir la alta repitencia en materias críticas, las instituciones educativas suelen desarrollar estrategias para apoyar a sus educandos, sin embargo, estas históricamente se desarrollan desde una perspectiva reactiva (no predictiva), por lo que no suelen dar los resultados esperados. De igual forma, dichas instituciones han pretendido identificar a la población que necesita su apoyo a través de metodologías que implican el análisis de información netamente académica, dejando de lado factores de la personalidad, como la resiliencia del estudiante. Para mejorar entonces la forma en que las universidades identifican la población que tendrá un bajo rendimiento se propone un modelo de aprendizaje automático (Machine Learning) de rendimiento académico teniendo en consideración como variable predictora la resiliencia. El diseño del modelo consta de dos grandes etapas: el computo cuantitativo de la resiliencia, y la estimación del modelo predictivo. Para la primera, se estimó una evaluación cuantitativa de la resiliencia haciendo uso de un algoritmo de reglas de decisión, y para la etapa de clasificación se diseñaron tres modelos: “Decision Tree”, “Random Forest”, y “XGBoostrap”. A todos se les evaluaron unas métricas de desempeño, en este caso el Accuracy y el AUC, para poder comparar la capacidad predictiva de las alternativas, y finalmente seleccionar el mejor modelo. Se encontró que el algoritmo de “eXtreme Gradient Boosted trees” (XGBoost) es confiable y con una robusta capacidad de predicción. Por último, los resultados obtenidos muestran que la resiliencia aporta en la predicción de rendimiento académico, sin embargo, existen variables con mayor poder explicativo, como el tipo de metodología de evaluación que se utilice en el semestre en el que se dará la asignatura.

INDUSTRIAL ENGINEERING

DESIGN OF A MACHINE LEARNING MODEL FOR PREDICTING ACADEMIC PERFORMANCE BASED ON RESILIENCE Educational institutions usually develop strategies to support their students to prevent high repetition rates in critical subjects; however, these strategies have historically been developed from a reactive (not predictive) perspective. Therefore, they do not usually retrieve the expected results. Furthermore, these institutions have tried to identify the population that needs their support through methodologies that involve the analysis of just academic information, leaving aside personality factors, such as student resilience. To improve how universities identify the population that will have a low performance, a Machine Learning model of academic performance is proposed, taking into consideration resilience as a predictor variable. The design of the model consists of two main stages: the quantitative computation of resilience, and the estimation of the predictive model. For the first, a quantitative assessment of resilience was estimated using a decision rule algorithm, and for the classification stage, three models were designed: “Decision Tree”, “Random Forest”, and “XGBoostrap”. All of them were evaluated on performance metrics, in this case, the accuracy and the AUC, to compare the predictive capacity of the alternatives, and finally select the best model. The “eXtreme Gradient Boosted Trees” (XGBoost) algorithm was found to be reliable and with a robust predictive capability. Finally, the results obtained show that resilience contributes to the prediction of academic performance; however, there are variables with greater explanatory power, such as the type of evaluation methodology used in the semester in which the subject will be given.

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AUTHORS Carlos Granadillo Díaz Brian Llinás Marimon Simón López Ramos ADVISOR Rita PeñaBaena Niebles ADVISER Daniel Romero Rodríguez

INGENIERÍA INDUSTRIAL 158

AUTORES Camilo Carriazo Castro Alberto Manjarrés Ruiz Natalia Zarate González TUTOR Rita PeñaBaena Niebles

DISEÑO DE UNA HERRAMIENTA PARA LA PREDICCIÓN DE LA GRAVEDAD DE UN ACCIDENTE DE TRÁNSITO Y PARA SU REGISTRO Y CONTROL EN LA CIUDAD DE BARRANQUILLA Los accidentes de tránsito son una de las causas principales de muertes en Colombia y el mundo. Esto se evidencia en los datos entregados por la Secretaría de Tránsito y Seguridad Vial de la Alcaldía de Barranquilla, donde se observa que tanto la ocurrencia de accidentes viales como la cantidad de víctimas fatales han ido en aumento en los últimos años. Además, la ONU declaró que entre los años 2021-2030 el objetivo principal dentro del marco de “Acción por la Seguridad Vial” será el reducir las muertes y lesiones de tráfico en al menos un 50% dentro del periodo ya mencionado. Por esta razón, se vio necesario diseñar estrategias que ayuden a la mitigación de accidentes de tránsito. Con la realización de este proyecto se desea crear una herramienta para la predicción de la gravedad de los siniestros que se presentan en la ciudad de Barranquilla y, a su vez, que ofrezca un sistema de registro de accidentes de tránsito que permita obtener información detallada de los mismos para la creación de una base de datos más robusta. Para el diseño del proyecto se utilizó la información de las bases de datos “Accidentalidad en Barranquilla víctimas” y “Accidentalidad en Barranquilla” suministradas por la página de la Alcaldía de Barranquilla, para cada una de las cuales se generó un modelo de predicción y posteriormente, mediante diferentes estadísticos como los autovalores, el estadístico λ de Wilks, la correlación canónica y la distancia entre centroides, se seleccionó el mejor modelo. Finalmente, el proyecto mostró que el modelo seleccionado tiene una precisión del 71,82%, el cual es el porcentaje de predicciones correctas (lesiones y muertes) que se obtuvo con los datos originales, así como una sensibilidad de 98,88% y una especificidad de 5,95%.

INDUSTRIAL ENGINEERING

DESIGN OF A TOOL FOR THE PREDICTION OF THE SEVERITY OF A TRAFFIC ACCIDENT AND FOR ITS REGISTRATION AND CONTROL IN THE CITY OF BARRANQUILLA Traffic accidents are one of the leading causes of death worldwide. This is evidenced in the data provided by the Secretaría de Tránsito y Seguridad Vial de la Alcaldía de Barranquilla, where it is observed that both the occurrence of road accidents and the number of fatalities have been increasing in recent years. In addition, the UN declared that between the years 2021-2030 the main objective within the framework of “Action for Road Safety” will be to reduce traffic deaths and injuries by at least 50%. Therefore, it was necessary to design strategies that help mitigate traffic accidents. With the development of this project, our goal is to create a tool for the prediction of the severity of the accidents that occur in the city of Barranquilla, in turn, that offers a system of registration of traffic accidents that allows obtaining detailed information of the same for the creation of a more robust database. For the design of the project, information from the databases “Accidentalidad en Barranquilla víctimas” and “Accidentalidad en Barranquilla” provided by the page of the Alcaldía de Barranquilla was used, for each of which a prediction model was generated and subsequently, using different statistics such as eigenvalues, Wilks’ λ statistic, canonical correlation and distance between centroids, the best model was selected. Finally, the project showed that the selected model has an accuracy of 71.82%, which is the percentage of correct predictions (injuries and deaths) that was obtained with the original data, as well as a sensitivity of 98.88% and a specificity of 5.95%.

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AUTHORS Camilo Carriazo Castro Alberto Manjarrés Ruiz Natalia Zarate González ADVISOR Rita PeñaBaena Niebles

INGENIERÍA INDUSTRIAL 160

AUTORES Miguel Medina Rodríguez Sergio Moreno Barraza Saray Restrepo Albarracin TUTOR Rita PeñaBaena Niebles

DISEÑO DE UNA PLATAFORMA WEB QUE INCENTIVE LA ESCOGENCIA DE CARRERAS STEM EN NIÑAS ENTRE LOS 11 Y 17 AÑOS Las disciplinas STEM abarcan las carreras que apuntan al progreso global, económico y social, por ello son conocidas como las carreras del futuro, estas profesiones generan una mayor demanda de personal con mejores salarios; sin embargo, a lo largo de la historia se ha presentado y evidenciado una disparidad de género que ha ido propagando prejuicios sociales frente a las carreras STEM, dando como resultado la presencia de un 29,3% del género femenino entre el cuerpo de investigadores a nivel mundial. Por ello, en este proyecto se pretende diseñar un portal web dinámico que integre herramientas de introducción a las carreras STEM a través de la metodología Desing Thinking, con el fin de motivar la participación de las mujeres jóvenes en estas profesiones. Por medio de los pasos metodológicos del Design Thinking, “empatía, definición, Ideación, Prototipado y testeo”, se lograron establecer los objetivos específicos del presente proyecto, además dichos pasos dieron apoyo a la creación de la página web y su contenido. Dicho proyecto, tiene como objetivo que las niñas logren identificarse con modelos femeninos con una trayectoria de éxito y así mismo, incentivar su creatividad por medio de juegos y retos. La creación del portal web interactivo ha permitido a un porcentaje de 59,23% de los usuarios sentirse atraído por las carreras STEM, dicho porcentaje fue hallado mediante un análisis estadístico posterior a la aplicación del prototipado del sitio web en 81 diferentes usuarios, en contraste a lo que se encontró inicialmente, dado que permitió un acercamiento dinámico con conceptos sencillos y prácticos.

INDUSTRIAL ENGINEERING

DESIGN OF A WEB PLATFORM TO ENCOURAGE GIRLS BETWEEN THE AGES OF 11 AND 17 TO CHOOSE STEM CAREERS STEM disciplines include careers that aim at global, economic and social progress, therefore they are known as the careers of the future, these professions generate a greater demand for personnel with better salaries; however, throughout history there has been and evidenced a gender disparity that has been spreading social prejudices against STEM careers, resulting in the presence of 29.3% of the female gender among the body of researchers worldwide. Therefore, this project aims to design a dynamic web portal that integrates introductory tools to STEM careers through the Desing Thinking methodology, in order to motivate the participation of young women in these professions. Through the methodological steps of Design Thinking, “empathy, definition, Ideation, Prototyping and testing”, the specific objectives of this project were established, and these steps supported the creation of the website and its content. The objective of this project is for girls to identify themselves with successful female role models and to encourage their creativity through games and challenges. The creation of the interactive web portal has allowed a percentage of 59.23% of the users to feel attracted by STEM careers. This percentage was found through a statistical analysis after the application of the prototyping of the website in 81 different users, in contrast to what was initially found, since it allowed a dynamic approach with simple and practical concepts.

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AUTHORS Miguel Medina Rodríguez Sergio Moreno Barraza Saray Restrepo Albarracin ADVISOR Rita PeñaBaena Niebles

INGENIERÍA INDUSTRIAL 162

AUTORES María Cantillo Maldonado Dayana Piñeres Vargas Antonio Redondo Puente María Rodríguez Anteliz TUTOR Rene Amaya Mier

DETERMINACIÓN DE LA VIABILIDAD ECONÓMICA DE LA CADENA DE LOGÍSTICA INVERSA DEL CARTÓN PARA BEBIDAS DESDE BARRANQUILLA El problema central a tratar en este proyecto es la insostenibilidad económica del transporte interurbano en la red de logística del material aprovechable de cartón para bebidas desde los gestores de reciclaje en la región Caribe, hasta las plantas transformadoras ubicadas en el interior del país. En la actualidad, no se tiene un flujo eficiente de material y la cadena de suministro funciona de forma forzada, sin mayor posibilidad de captar utilidades atractivas para sus integrantes, en cambio sí pérdidas económicas. Frente a esto, se desarrolló un diagnóstico basado en la metodología de evaluación del flujo de valor multicapa (MVSA), aplicado a la cadena de suministro del material aprovechable, con el fin de proporcionar viabilidad. Una vez implementada la metodología, se logró proponer mejoras efectivas en los procesos críticos con relación a la integración y coordinación entre eslabones de la cadena de suministro, permitiendo impulsar el correcto funcionamiento de la red de recolección del material aprovechable de cartón para bebidas. Las mejoras propuestas incluyen un re-diseño del sistema de acopio local del material, en las líneas de la estrategia logística Milk Run, ejecutado con un despliegue nuevo de rutas de recolección obtenidas de una variante de la heurística de barrido. Adicionalmente, se plantea mantener y extender las buenas prácticas de incentivos no monetarios ofrecidos a los recolectores para motivar la recolección del material en mayores niveles. Con la solución propuesta, se produce un incremento considerable en cuanto a la utilidad de las estaciones de clasificación y aprovechamiento, sujeto a una inyección de capital por parte del comprador regional.

INDUSTRIAL ENGINEERING

DETERMINING THE ECONOMIC VIABILITY OF A CARDBOARD PACKAGING REVERSE LOGISTICS CHAIN FROM BARRANQUILLA The central problem to be addressed in this project is the economic unsustainability of interurban transportation in the logistics network of beverage cardboard material from the recycling agents located in the Caribbean region, to the processing plants located inside the country. Nowadays, there is no efficient flow of material and the supply chain operates in a forced manner, with no possibility of capturing attractive profits for its members, but rather economic losses. Considering this, a diagnosis was developed based on the multi-layer value stream assessment methodology (MVSA) applied to the supply chain of the usable material, in order to provide viability. Once the methodology was implemented, it was possible to propose effective improvements in the critical processes related to the integration and coordination between links in the supply chain, boosting the correct operation of the beverage carton collection network. The proposed improvements include a re-design of the local material collection system, along the lines of the Milk Run logistics strategy, executed with a new deployment of collection routes obtained from a variant of the Sweep Heuristic. In addition, it is proposed to maintain and extend the good practices of non-monetary incentives offered to collectors to motivate the collection of material at higher levels. With the proposed solution, there is a considerable increase in the utility of the sorting and recycling stations, subject to an injection of capital by the regional buyer.

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AUTHORS María Cantillo Maldonado Dayana Piñeres Vargas Antonio Redondo Puente María Rodríguez Anteliz ADVISOR Rene Amaya Mier

INGENIERÍA INDUSTRIAL 164

AUTORES Ivanna Chams Borelly Carlos Herrera De La Rosa Gabriela Muñoz Hernández Lina Soto Cantillo TUTOR Rene Amaya Mier

DESPACHOS MULTIMATERIAL PARA VIABILIZAR LA CADENA DE LOGÍSTICA INVERSA DEL CARTÓN PARA BEBIDAS DESDE BARRANQUILLA Los efectos de la generación de residuos se extienden mucho más allá de lo que como seres humanos logramos percibir desde nuestra realidad. Las organizaciones productoras de envases, como el cartón para bebidas, disponen una red de logística inversa de envases postconsumo para la recuperación de sus componentes. Sin embargo, el cartón para bebidas es relativamente poco atractivo para los recolectores debido a su bajo precio en el mercado. Por añadidura, no está establecida en los hogares colombianos la cultura de desechar correctamente este material, por lo que el porcentaje de recolección conforme tiende a ser muy bajo con respecto a los demás materiales. Con el propósito de diagnosticar la viabilidad económica de la cadena de suministro en la ciudad de Barranquilla, se realizaron entrevistas a los diferentes centros de recolección y aprovechamiento, y transportistas para obtener la información primaria de los procesos, desde que se recibe el material, hasta que es despachado al siguiente eslabón y es transportado hacía las plantas de transformación. Luego, mediante el método de Value Stream Mapping, se logró diagramar el estado actual de la cadena, e identificar los procesos que no generan valor. Por último, se realizó un análisis de rentabilidad de los procesos mencionados, para identificar la etapa en donde se generan pérdidas por la comercialización del cartón para bebidas. Se evidencia que la cadena pierde rentabilidad desde el inicio de sus operaciones debido a cuellos de botella identificados, generando pérdidas para las organizaciones involucradas. Por ello, se propuso realizar envíos con cargas consolidadas de cartón para bebidas junto con cartón regular, con el fin de optimizar la capacidad del transporte. Adicional a esto, disponer de una maquinaria especial para realizar el proceso de transformación. Por último, implementar incentivos a los recicladores como objeto motivador para aumentar la recolección de cartón para bebidas.

INDUSTRIAL ENGINEERING

MULTI-MATERIAL DISPATCHES TO SUSTAIN THE REVERSE LOGISTICS CHAIN OF BEVERAGE CARTON FROM BARRANQUILLA The effects of waste generation extend far beyond what we as human beings can perceive from our reality. Organizations that produce packaging, such as beverage cartons, have a reverse logistics network for post-consumer packaging to recover their components. However, beverage carton is relatively unattractive to collectors due to their low market price. In addition, the culture of properly disposing this material is not established in Colombian homes, so the percentage of material collected properly tends to be very low compared to other materials. With the purpose of diagnosing the economic viability of the supply chain in the city of Barranquilla, interviews were conducted with the different collection and utilization centers, and carriers to obtain primary information on the processes, from the time the material is received, until its dispatched to the next link and transported to the transformation plants. Then, through the Value Stream Mapping method, it was possible to display in a diagram the current state of the chain, and identify the processes that do not generate value. Finally, a profitability analysis of the aforementioned processes was carried out, to identify the stage where losses are generated by the marketing of beverage cartons. It is evident that the chain loses profitability from the beginning of its operations due to identified bottlenecks, generating losses for the organizations involved. For this reason, it’s suggested to make shipments with consolidated loads of cardboard for beverages together with regular cardboard, in order to optimize transport capacity. In addition to this, acquire special machinery to carry out the transformation process. Finally, implement incentives for recyclers as a motivating object to increase the collection of cardboard for beverages.

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AUTHORS Ivanna Chams Borelly Carlos Herrera De La Rosa Gabriela Muñoz Hernández Lina Soto Cantillo ADVISOR Rene Amaya Mier

INGENIERÍA INDUSTRIAL 166

AUTORES Gregory Alarcón Mozo Leidy Cochero Ortega Alexa Deluque Aguilar Diego Palencia Ortega TUTOR Rene Amaya Mier

ASIGNACIÓN ÓPTIMA DE PLANTAS ELÉCTRICAS EN ESTACIONES DE COMBUSTIBLE FRENTE A SUMINISTRO ELÉCTRICO INCIERTO Las fallas en los circuitos eléctricos de una ciudad o región pueden representar paradas en los procesos de fabricación de un producto o prestación de un servicio. Este evento frecuentemente se presenta de manera inesperada y fuera del control operacional de las compañías, generando pérdidas monetarias y retrasos en los procesos. El presente proyecto se encuentra enfocado en brindar una solución al problema generado por la interrupción del fluido eléctrico hacia las estaciones de suministro de combustible (o Estaciones De Servicio (EDS)). Las fallas eléctricas causan paradas en las estaciones de servicio de combustible, lo que genera una suspensión del servicio. Esto, a su vez, genera una caída en las ventas de combustibles líquidos y/o Gas Natural Vehicular. Como metodología de solución, se recurrió al uso de modelos de simulación de eventos discretos (DES) para reproducir el escenario actual (AS-IS) y propuesto (TO-BE), que permitieron calcular el costo de oportunidad que se generan por las ventas no realizadas. Posteriormente, un modelo de programación lineal y entera (MILP) con la finalidad de buscar la ubicación óptima de plantas eléctricas de emergencia restringido a cubrir al menos un 70% de la demanda no satisfecha por motivos de las fallas eléctricas.

INDUSTRIAL ENGINEERING

OPTIMAL ALLOCATION OF POWER PLANTS AT FUEL STATIONS BASED ON UNCERTAIN POWER SUPPLY Failures in the electrical circuits of a city or region can represent stops in the manufacturing processes of a product or provision of a service. This event frequently occurs unexpectedly and outside the operational control of the companies, generating monetary losses and delays in the processes. This project is focused on providing a solution to the problem generated by the interruption of the electrical flux at the fuel supply stations (or Service Stations (EDS in Spanish)). Electrical failures cause stoppages at fuel service stations, leading to a suspension of service. This, in turn, generates lost sales of liquid fuels and/or Natural Gas for Vehicles. As a solution methodology, the use of discrete event simulation models (DES) was used to reproduce the current (AS-IS) and proposed (TO-BE) scenario, which allowed calculating the opportunity cost generated by sales not performed. Subsequently, a model of integer and linear programming (MILP) in order to find the optimal location of emergency power plants restricted to cover at least 70% of the unsatisfied demand due to power failures.

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AUTHORS Gregory Alarcón Mozo Leidy Cochero Ortega Alexa Deluque Aguilar Diego Palencia Ortega ADVISOR Rene Amaya Mier

INGENIERÍA INDUSTRIAL 168

AUTORES Diana Alvarado Ruiz María Barros Gutiérrez Fabio Caicedo Chica TUTOR Carmen Berdugo Correa

DISEÑO DE UN SISTEMA DE CONTROL DE GESTIÓN PARA EL PROCESO DE COMPRAS Y VENTAS DE LA EMPRESA SEMTEL INGENIERÍA S.A.S BASADO EN BALANCED SCORECARD (BSC) Los sistemas de control de gestión empresarial en la actualidad representan una oportunidad para llevar a cabo acciones con estándares que faciliten a las organizaciones medir su desempeño y logros en un determinado tiempo. La ausencia de estos en la empresa Semtel Ingeniería S.A.S afecta negativamente las áreas de compras y ventas, reflejando un incremento en los tiempos de procesos, incumplimiento de sus pedidos, disminución en sus ventas, entre otros factores. Debido a lo antes expuesto, este proyecto busca diseñar un sistema de control de gestión basado en Balanced ScoredCard, en los departamentos de compras y ventas. Para ello, se realizaron: análisis bibliográfico, diagnóstico del estado actual mediante el análisis DOFA, formulación de objetivos, diseño de indicadores de gestión y la validación del sistema. Finalmente, con este proyecto se diseñó una herramienta informática que le proporciona a las empresas un instrumento de verificación y control al recorrido organizacional mediante el análisis de indicadores de gestión, mejorando el manejo empresarial. Con la validación del diseño, se comprobó el actual desempeño deficiente en las áreas de compras y ventas, ya que, del total de criterios evaluados, 15.35% alcanzaron el nivel óptimo, 30.77% fueron tolerables y 55.85% estuvieron por debajo o al nivel del mínimo estipulado. Por lo anterior, el diseño realizado constituye un aporte significativo en los procesos de toma de decisiones, así como también, en el incremento de la productividad y competitividad empresarial.

INDUSTRIAL ENGINEERING

DESIGN OF A MANAGEMENT CONTROL SYSTEM FOR THE PURCHASING AND SALES PROCESS OF THE COMPANY SEMTEL INGENIERÍA S.A.S BASED ON BALANCED SCORECARD (BSC) Business management control systems today represent an opportunity to take action with standards that make it easier for organizations to measure their performance and achievements over time. The absence of these in the company Semtel Ingeniería S.A.S negatively affects the areas of purchases and sales, reflecting an increase in processing times, non-fulfillment of their orders, decrease in their sales, among other factors. Because of the above, this project aims to design a Balanced ScoredCard-based management control system in the purchasing and sales departments. To this end, bibliographical analysis, diagnosis of the current state through DOFA analysis, formulation of objectives, design of management indicators and validation of the system were carried out. Finally, with this project, a computer tool was designed that provides companies with a verification and control tool to the organizational journey through the analysis of management indicators, improving business management. With design validation, the current poor performance in the areas of purchasing and sales was verified, since, of the total criteria evaluated, 15.35% reached the optimal level, 30.77% were tolerable and 55.85% were below or at the level of the stipulated minimum. Therefore, the design made constitutes a significant contribution in the decision-making processes, as well as in the increase of productivity and business competitiveness.

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AUTHORS Diana Alvarado Ruiz María Barros Gutiérrez Fabio Caicedo Chica ADVISOR Carmen Berdugo Correa

INGENIERÍA INDUSTRIAL 170

AUTORES Grace Díaz Salazar Lorena Massi Quintero Camila Osorio Sáez TUTOR Carmen Berdugo Correa

DISEÑO Y SISTEMATIZACIÓN DEL PROCESO DE REVISIÓN DE ALISTAMIENTO DE VEHÍCULOS DE UNA EMPRESA DE TRANSPORTE TERRESTRE EN BARRANQUILLA Una empresa colombiana dedicada al servicio de transporte terrestre de pasajeros y carga, actualmente en su gestión de mantenimiento preventivo cuenta con la etapa de diligenciamiento manual del formato Protocolo De Alistamiento (PDA), convirtiéndose en un trámite poco efectivo cuando se presentan novedades causales de inoperatividad de un vehículo. Esto último, ha provocado retrasos de comunicación entre los actores de la gestión de mantenimiento y las áreas involucradas. El presente proyecto se desarrolla con el fin de sistematizar el proceso de revisión de alistamiento de buses mediante el diseño y programación de una interfaz de usuario en Visual Basic que permita un reporte de novedades estándar, rápido y efectivo. Como resultado de este proyecto y a través de una simulación se obtuvo una herramienta sistematizada que posibilita el reporte de novedades en tiempo real y aporta significativos beneficios en términos de reducción de tiempos, comunicación entre áreas y gestión de datos al incluir diferentes funciones como manejo de bases de datos del Protocolo de alistamiento, revisión de indicadores del proceso, diligenciamiento del formato de revisión, entre otras.

INDUSTRIAL ENGINEERING

DESIGN AND SYSTEMATIZATION OF THE VEHICLE READINESS REVIEW PROCESS OF A LAND TRANSPORTATION COMPANY IN BARRANQUILLA A Colombian company dedicated to passenger and cargo land transportation services, currently in its preventive maintenance management has a manual filling out stage of The Readiness Protocol (PDA, by its acronym in Spanish) format, becoming an ineffective procedure when new events occur that cause the inoperability of a vehicle. The latter has caused delays in communication between the maintenance management actors and the areas involved in the process. This project is developed with the purpose of systematizing the vehicles readiness review process through the design and programming of a graphic user interface in Visual Basic for Applications that allows a standard, fast and effective report of new events. As a result of this project and through a simulation, a systematized tool was obtained that enables the reporting of new events in real time and provides significant benefits in terms of time reduction, communication between areas and data management by including different functions such as databases handling of the Enlistment Protocol, revision of process indicators, filling out the revision form, among others.

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AUTHORS Grace Díaz Salazar Lorena Massi Quintero Camila Osorio Sáez ADVISOR Carmen Berdugo Correa

INGENIERÍA INDUSTRIAL 172

AUTORES Daniel Díaz Jiménez Alisson Fontalvo Pérez Maylen Julio Donado TUTOR Carmen Berdugo Correa

DISEÑO DE UN PLAN DE MEJORA DE LA CALIDAD PARA AUMENTAR LA COMPETITIVIDAD DE LA EMPRESA TODO FRESCO S.A.S. El presente proyecto se direcciona a resolver la problemática presentada por la empresa distribuidora de frutas y hortalizas TODO FRESCO S.A.S., la cual actualmente presenta un alto volumen de devoluciones por incumplimiento de requerimientos en características de productos y la falta de mecanismos que garanticen la higiene e inocuidad de estos. Para brindarle solución se presentará el diseño de un plan de mejora de la calidad basado en la norma ISO 22000, haciendo uso de herramientas clave como el programa de prerrequisitos (PRP) y el análisis HACCP a fin de determinar riesgos y puntos críticos dentro de la operación para los que se establecieron metodologías y herramientas tomando como base el ciclo PHVA. Además, se diseña la herramienta ofimática Frestec que servirá para realizar y almacenar registros de información pertinente para los procesos de la empresa como: pedidos, devoluciones, productos y clientes. La propuesta fue validada haciendo uso de una prueba piloto y con la comparación de los indicadores sugeridos se reflejó la disminución significativa en las devoluciones y el volumen de merma, indicando mejora en la problemática planteada.

INDUSTRIAL ENGINEERING

DESIGN OF A QUALITY IMPROVEMENT PLAN TO INCREASE THE COMPETITIVENESS OF THE COMPANY TODO FRESCO S.A.S. This project is aimed at solving the problem presented by the fruit and vegetable distribution company TODO FRESCO S.A.S., which currently has a high volume of returns due to non-compliance with requirements in product characteristics and the lack of mechanisms to ensure the hygiene and safety of these. To provide a solution, the design of a quality improvement plan based on the ISO 22000 standard will be presented, by making use of key tools such as the prerequisite program (PRP) and HACCP analysis in order to determine risks and critical points within the operation for which methodologies and tools were established based on the PHVA cycle. In addition, the Frestec office automation tool was designed to record and store information relevant to the company’s processes such as: orders, returns, products and customers. The proposal was validated by means of a pilot test and the comparison of the suggested indicators showed a significant decrease in returns and the volume of shrinkage, indicating an improvement in the problem.

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AUTHORS Daniel Díaz Jiménez Alisson Fontalvo Pérez Maylen Julio Donado ADVISOR Carmen Berdugo Correa

INGENIERÍA INDUSTRIAL 174

AUTORES Sofía Montaña Villamil Luisalejandra Porto León Víctor Vargas Cortés TUTOR Carmen Berdugo Correa

DISEÑO DE UN SISTEMA DE PROTECCIÓN DE DATOS PERSONALES BASADOS EN LA LEY ESTATUTARIA 1581 DE 2012 PARA LA EMPRESA CENTRAL DE COBRANZAS LTDA El proyecto describe el proceso de diseño de un sistema de protección de datos personales basado en la Ley Estatutaria 1581 de 2012 para garantizar la confidencialidad, integridad y disponibilidad de la información de los clientes de la empresa Central de Cobranzas Ltda. Para su desarrollo, se llevó a cabo una revisión documental de diversas organizaciones, especialmente del sector financiero, con el fin de identificar los principales elementos que componen el sistema. De esta forma se desarrolló dicho Sistema de Protección de Datos Personales que consta de un Programa Integral basado en un ciclo PHVA, una Política, un Sistema de Gestión de PQRS a partir de una base de datos automatizada y, finalmente, un Programa de Capacitación en Protección de Datos Personales. Con el sistema diseñado, la empresa Central de Cobranzas Ltda se encuentra en total cumplimiento de la Ley mencionada por lo que evita incurrir en sanciones monetarias por omisión de la normatividad colombiana. Adicionalmente, se podrá percibir una mejora de su imagen en el mercado, al contar con toda la documentación oficial que describe, gestiona y controla los procedimientos relacionados con la protección de datos personales. Finalmente, el sistema diseñado permitió establecer una mejor gestión del servicio y atención al cliente dada la disponibilidad para verificar actividades, aclarar dudas y demás solicitudes que puedan generarse en relación con la seguridad de sus datos.

INDUSTRIAL ENGINEERING

DESIGN OF A PERSONAL DATA PROTECTION SYSTEM BASED ON STATUTORY LAW 1581 OF 2012 FOR THE COMPANY CENTRAL DE COBRANZAS LTDA This project describes the process of designing a personal data protection system based on Statutory Law 1581 of 2012 to guarantee the confidentiality, integrity and availability of the information of the clients of the company Central de Cobranzas Ltda. For its development, a documentary review of various organizations was carried out, especially from the financial sector, in order to identify the main elements that make up the system. In this way, said Personal Data Protection System was developed, which consists of a Comprehensive Program based on a PHVA cycle, a Policy, a PQRS Management System based on an automated database and, finally, a Training Program in Personal data protection. With the system designed, the company Central de Cobranzas Ltda is in full compliance with the Law, thus avoiding monetary sanctions for omission of Colombian regulations. Additionally, it will also improve its image in the market by having all the official documentation that describes, manages and controls the procedures related to the protection of personal data. Finally, the designed system allows better service management and customer service given the availability to verify activities, clarify doubts and other requests that may be generated in relation to the security of your data.

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AUTHORS Sofía Montaña Villamil Luisalejandra Porto León Víctor Vargas Cortés ADVISOR Carmen Berdugo Correa

INGENIERÍA INDUSTRIAL 176

AUTORES José Auza Castilla Mateo Cantillo Martínez Eliana Durán Casiani Carolina Gómez Villa TUTOR Carmen Berdugo Correa

DISEÑO DE UN SISTEMA DE GESTIÓN DE COMPRAS E INVENTARIO PARA LA EMPRESA GOOD PEOPLE S.A.S El presente proyecto aborda la problemática de gestión del inventario en la empresa Good People S.A.S. En los últimos años, esta compañía ha presentado altos costos en el manejo de este proceso, debido a carecer de un sistema de gestión óptimo. Sumado a esto, los productos más demandados presentan rupturas de stock constantemente, provocando que el nivel de servicio disminuya y aumentando el costo de oportunidad. Cómo solución a este problema, se propone diseñar un sistema de gestión de inventario y compras, que facilite las decisiones de reabastecimiento, disminuya el costo total de inventario y aumente el nivel de servicio. La propuesta de diseño parte de una demanda independiente, determinística y estática. La metodología de revisión será periódica. Los puntos de reorden, los intervalos de revisión y las cantidades a ordenar se determinarán por medio del modelo EOQ de multi-producto agregado con variación de algunos. Así mismo, los costos de faltantes, costos de ordenar, costos de almacén y costos de llevar el inventario serán calculados en base a este modelo. Posterior a la aplicación del modelo EOQ multi-producto agregado de algunos, se obtuvo un sistema capaz de brindar el número óptimo de órdenes a realizar anualmente, las cantidades óptimas de cada pedido a realizar, el stock de seguridad por referencia y el tope de reabastecimiento. Asimismo, se diseña una herramienta en Visual Basic que permitirá organizar, actualizar, registrar y consultar información acerca del inventario en existencia de manera sencilla y rápida. Finalmente se notó que a partir de la propuesta de diseño se eliminan los períodos de desabastecimiento de los productos, se reduce la cantidad de órdenes anuales llevando, resultando en una disminución considerable del costo total de inventario.

INDUSTRIAL ENGINEERING

DESIGN OF A PURCHASING AND INVENTORY MANAGEMENT SYSTEM FOR THE COMPANY GOOD PEOPLE S.A.S This project addresses the problem of inventory management at Good People S.A.S. In recent years, this company has presented high costs in the management of this process, due to the lack of an optimal management system. In addition to this, the most demanded products are constantly out of stock, causing the service level to decrease and increasing the opportunity cost. As a solution to this problem, we propose to design an inventory and purchasing management system that facilitates replenishment decisions, reduces the total cost of inventory and increases the level of service. The design proposal is based on an independent, deterministic and static demand. The review methodology will be periodic. Reorder points, reorder intervals and order quantities will be determined by the EOQ model of aggregate multi-product with variation of some. Likewise, shortage costs, ordering costs, warehouse costs and inventory carrying costs will be calculated based on this model. After the application of the aggregate multiproduct EOQ model of some, a system capable of providing the optimal number of orders to be placed annually, the optimal quantities of each order to be placed, the safety stock per reference and the replenishment ceiling was obtained. In addition, a Visual Basic tool was designed to organize, update, register and consult information about the inventory in stock in a simple and fast way. Finally, it was noted that the design proposal eliminates product out-of-stock periods, reduces the number of annual orders carried, resulting in a considerable reduction of the total inventory cost.

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AUTHORS José Auza Castilla Mateo Cantillo Martínez Eliana Durán Casiani Carolina Gómez Villa ADVISOR Carmen Berdugo Correa

INGENIERÍA INDUSTRIAL 178

AUTORES Carlos Angarita Baena Freddy Fontalvo Munera Ana Guevara Vargas TUTORES Gina Galindo Rubén Yie

DISEÑO DE HERRAMIENTA COMPUTACIONAL PARA EL ESTUDIO DE TIEMPOS EN CONTRATOS DE GESTIÓN DOCUMENTAL An essential part of planning a project is to define a time horizon in which the activities and procedures will be carried out. This is is even more relevant when it comes to organizing and handling relevant public documentation for the proper functioning of government entities. Consequently, is necessary a tool that makes it possible to estimate the duration of document management contracts, which is based on statistical methods that guarantee a good level of certainty for the articulation of the different plans proposed by the public entity. In this project, various alternatives were explored in order to maximize the precision and accuracy of the forecasts, starting with traditional techniques such as regression models, more specifically with Gamma regression and the Generalized Additive Models, and exploring the field of artificial intelligence with methods such as Random Forest and Classification and Regression Trees, finding different solutions that can be applied in different areas.

INDUSTRIAL ENGINEERING

DESIGN OF COMPUTATIONAL TOOL FOR TIMES STUDY IN CONTRACTS OF DOCUMENTARY MANAGEMENT Parte esencial de la planificación de un proyecto consiste en definir un horizonte de tiempo en el que se desarrollarán las actividades y procedimientos, más aún cuando se trata de organizar y manipular documentación pública relevante para el buen funcionamiento de las entidades gubernamentales. En consecuencia, se hace necesaria una herramienta que permita estimar la duración de los contratos de gestión documental, la cual se fundamente en métodos estadísticos que logren un buen nivel de incertidumbre para la articulación de los distintos planes que plantee el organismo público. En este proyecto se exploraron diversas alternativas en busca de maximizar la precisión y exactitud de los pronósticos, partiendo de técnicas tradicionales como los modelos de regresión, más específicamente con la regresión Gamma y los Modelos Aditivos Generales, y llegando a explorar el campo de la inteligencia artificial con métodos como Random Forest y los Árboles de Clasificación y Regresión, logrando encontrar distintas soluciones que puedan ser aplicables en distintos ámbitos.

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AUTHORS Carlos Angarita Baena Freddy Fontalvo Munera Ana Guevara Vargas ADVISORS Gina Galindo Rubén Yie

INGENIERÍA INDUSTRIAL 180

AUTORES María Caliz Escobar Andrés Campos Mogollón Valeria Silgado Restrepo TUTOR Gina Galindo Rubén Yie

DISEÑO DE UNA HERRAMIENTA BASADA EN DATOS HISTÓRICOS PARA EL REASENTAMIENTO DE MIGRANTES VENEZOLANOS EN COLOMBIA Colombia se está enfrentando a la crisis migratoria producto de la migración venezolana. De esta manera, la decisión de reasentamiento de la población migrante venezolana juega un papel de especial importancia en el proceso de su integración socioeconómica. Sin embargo, debido a las brechas que enmarcan el campo laboral en Colombia, la llegada del migrante venezolano al país no le garantiza que logrará mejorar sus condiciones de vida. Por ello, en pro de mejorar las posibilidades de integración socioeconómica de los migrantes venezolanos en Colombia, este proyecto presenta el diseño de una aplicación web que sugiere al usuario posibles lugares de reasentamiento, donde tenga mayores posibilidades de obtener un empleo. Y, así, contribuir a un buen desarrollo socioeconómico tanto para esta población, como para el país. Esta herramienta implementa un algoritmo Random Forest, previamente desarrollado en la literatura, para la predicción de las probabilidades de empleo formal de un migrante venezolano en 24 departamentos de Colombia, teniendo en cuenta factores determinantes relacionados a su perfil. Además de ello, predice los ingresos esperados por el migrante de acuerdo con dichos factores y dado que este se encuentre empleado. Junto con lo anterior, la herramienta brinda información relevante de los departamentos analizados como la cantidad de población, los índices de pobreza, el clima y la fuente económica. Asimismo, se realiza una exploración del caso de los migrantes venezolanos para el año 2021, encontrando así que las probabilidades medias de obtener empleo formal en alguno de los 24 departamentos de Colombia no supera el 22 %, los migrantes hombres que tienen entre 18 y 59 años y que son jefes de hogar presentan mayores oportunidades de empleo, a diferencia de las mujeres y adultos mayores que presentan menores probabilidades.

INDUSTRIAL ENGINEERING

DESIGN OF A TOOL BASED ON HISTORICAL DATA FOR THE RESETTLEMENT OF VENEZUELAN MIGRANTS IN COLOMBIA Colombia is facing a migratory crisis because of Venezuelan migration. Thus, the decision to resettle the Venezuelan migrant population plays a particularly important role in the process of their socioeconomic integration. However, due to the gaps in the labor market in Colombia, the arrival of Venezuelan migrants in the country does not guarantee that they will be able to improve their living conditions. Therefore, to improve the possibilities of socioeconomic integration of Venezuelan migrants in Colombia, this project presents the design of a web application that suggests to the user possible places of resettlement, where they have greater chances of getting a job. And, thus, contribute to a good socioeconomic development for this population, as well as for the country. This tool implements a Random Forest algorithm, previously developed in the literature, to predict the probability of formal employment of a Venezuelan migrant in 24 departments of Colombia, taking into account determining factors related to their profile. In addition, it predicts the income expected by the migrant according to these factors and given that he/she is employed. Along with the above, the tool provides relevant information on the departments analyzed, such as population size, poverty rates, climate, and economic source. Likewise, an exploration of the case of Venezuelan migrants for the year 2021 is carried out, thus finding that the average probability of obtaining formal employment in any of the 24 departments of Colombia does not exceed 22 %, male migrants between 18 and 59 years of age and who are heads of household have greater employment opportunities, unlike women and older adults who have lower probabilities.

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AUTHORS María Caliz Escobar Andrés Campos Mogollón Valeria Silgado Restrepo ADVISOR Gina Galindo Rubén Yie

INGENIERÍA INDUSTRIAL 182

AUTORES Andrés Campo Arenas TUTORES Gina Galindo Rubén Yie

MODELO PARA LA PREDICCIÓN DE RENDIMIENTO DEL MARKDOWN EN RAPPI Rappi es una compañía multinacional colombiana que funciona como plataforma intermediaria entre distintos tipos de usuarios. En Colombia, el área encargada de establecer las relaciones con los restaurantes afiliados a la empresa se llama Restaurants, éstos realizan los procesos de negociaciones estratégicas que permitan a los aliados potencializar sus ventas. El Markdown corresponde a un porcentaje de ventas en promoción sobre el total de las mismas, asumidos por el aliado para generar beneficios hacia los clientes. Con este proyecto se busca realizar una herramienta preventiva con el fin de poder estimar cómo fluctúa el Markdown en las siguientes semanas, esta herramienta permitirá tomar acciones anticipadas y poder evitar posibles caídas en el indicador. La herramienta calculadora de Markdown estará diseñada para realizar proyecciones del mismo para cada una de las marcas aliadas con la organización. El objetivo principal de este proyecto es poder visualizar el Markdown a futuro, con el fin de que los comerciales pudieran tomar acciones preventivas en cuanto al manejo de su catálogo de aliados, además de darles una idea de cómo se iba a mover en un futuro cercano con el fin de elaborar planes de acción para corregir esto.Fue diseñada en Excel haciendo uso de datos históricos proporcionados por la organización, los cuales corresponden al Markdown durante el año pasado para 15 restaurantes seleccionados. Haciendo uso de esta información, se levantó un modelo de regresión lineal con un nivel de confianza del 95%, que estima el valor futuro.Adicionalmente, se evaluó la posibilidad de realizar estimaciones por medio del método de medias móviles (simples y exponenciales), pero teniendo en cuenta el comportamiento de los datos al ser una serie de tiempo, se escogió el método de regresión lineal ya que estas restan importancia a los datos más antiguos.Adicionalmente estos cálculos se automatizaron a través la implementación de Macros.

INDUSTRIAL ENGINEERING 183

MODEL DESIGN FOR MARKDOWN PERFORMANCE FORECASTING AT RAPPI Rappi is a Colombian multinational company that works as an intermediary platform between different types of users. In Colombia, the area in charge of establishing relationships with the restaurants affiliated to the company is called Restaurants, and they carry out the strategic negotiation processes that allow the partners to increase their sales potential. The Markdown corresponds to a percentage of promotional sales over the total sales, assumed by the partner to generate benefits to customers. This project seeks to create a preventive tool in order to estimate how the Markdown fluctuates in the following weeks, this tool will allow to take anticipated actions and to avoid possible falls in the indicator, the Markdown calculator tool will be designed to make projections of the same for each of the brands allied with the organization. The main objective of this project is to be able to visualize the Markdown in the future, so that sales representatives could take preventive actions regarding the management of their catalog of allies, in addition to giving them an idea of how it would move in the near future in order to develop action plans to correct this.it was designed in Excel using historical data provided by the organization, which correspond to the Markdown during the past year for 15 selected restaurants. Using this information, a linear regression model was built with a confidence level of 95%, which estimates the future value. Additionally, the possibility of estimating by means of the moving average method (simple and exponential) was evaluated, but taking into account the behavior of the data as a time series, the linear regression method was chosen since it reduces the importance of the oldest data. Additionally, these calculations were automated through the implementation of Macros.

AUTHORS Andrés Campo Arenas ADVISORS Gina Galindo Rubén Yie

INGENIERÍA INDUSTRIAL 184

AUTORES Valentina Better Borda Kelly Carrascal Martínez Alessandro Villanueva Cantillo TUTORES Gina Galindo Rubén Yie

DISEÑO DE UNA HERRAMIENTA INTERACTIVA DE VISUALIZACIÓN DE PLANES DE ESTUDIO PERSONALIZADOS El problema de ingeniería a resolver es la necesidad de un sistema de asesoría curricular automático y estructurado en la Universidad del Norte. Actualmente, la consultoría es realizada de manera manual por la coordinación del programa, ocasionando en parte inefectividad y retrasos en el proceso. Con la finalidad de solventar la problemática, se propone la implementación de una herramienta de visualización y automatización. Para ello, se plantea un modelo matemático que permite evaluar el estado académico del estudiante para determinar un plan de estudios ajustado a sus necesidades. Seguidamente, se efectúa la programación de la interfaz, la cual actúa como mecanismo interactivo para la proyección del currículo. El alcance del proyecto está circunscrito al alumnado perteneciente al programa de Ingeniería Industrial. Para el diseño del aplicativo, se identificaron las variables y recursos dispuestos en el proceso de asesoría, con el fin de garantizar confiabilidad en el resultado y posibilitar la construcción de un currículo basado en costos e importancia disciplinaria. Mediante la utilización de diversos lenguajes de programación y entornos de desarrollo integrados, se desarrollaron el algoritmo y código de la herramienta. No obstante, se identificaron limitantes asociadas a la medición de las facultades del estudiante, el tiempo de desarrollo del proyecto y un sistema de actualización automático. En cuanto al funcionamiento intrínseco de la herramienta de visualización, superó las expectativas en cuanto facilita la comprensión de la información para el estudiante, de manera que puede efectuar la solicitud de manera autónoma.

INDUSTRIAL ENGINEERING 185

DESIGN OF AN INTERACTIVE VISUALIZATION TOOL FOR CUSTOMIZED CURRICULA The engineering problem to be solved is the need of a structured and automatic curricular consulting system at Universidad del Norte. Currently, this process is led by a single individual in the program coordination, which causes ineffectiveness and delays to the process. To solve this problem, the implementation of a visualization tool for student use is proposed. Thus, a mathematical model is proposed to evaluate the student’s academic status to determine a study plan adjusted to their needs. Next, the programming of the interface is carried out, which acts as an interactive mechanism for the projection of the curriculum. The scope of the project is limited to students belonging to the Industrial Engineering program. For the application’s design, the variables and resources required in the counseling process were identified, to guarantee reliability in the result and make possible the construction of a curriculum based on costs and disciplinary importance. Using various programming languages and integrated development environments, the tool’s algorithm and code were developed. However, limitations associated with the measurement of the student’s faculties, the project development time and an automatic updating system were identified. As for the intrinsic functioning of the visualization tool, it exceeded expectations in that it facilitates the understanding of the information for the student, so that he/she can make the request autonomously.

AUTHORS Valentina Better Borda Kelly Carrascal Martínez Alessandro Villanueva Cantillo ADVISORS Gina Galindo Rubén Yie

INGENIERÍA INDUSTRIAL 186

AUTORES María Hurtado Pinzón Valeria Ortega Garrido Kevin Toro Zapata TUTORES Gina Galindo Rubén Yie

DISEÑO DE MODELO DE PREDICCIÓN DEL INDICADOR SAIDI A PARTIR DE LAS VARIABLES SIGNIFICATIVAS DE OPERACIÓN DEL SISTEMA EN LA EMPRESA ENEL COLOMBIA En el es una empresa multinacional privada enfocada en la producción, distribución y el suministro de energía. La identificación de variables que permitan estudiar el comportamiento del indicador de calidad SAIDI es un reto para su mercado. Llevar energía y ofrecer un producto confiable y de calidad es la razón de ser de esta empresa. La constante problemática de las interrupciones prolongadas y repetitivas del servicio eléctrico, siempre serán una preocupación para esta compañía, ya que la exigencia de un suministro de energía por parte de los consumidores es cada vez más alta. Para este proyecto nos enfocamos en los planes de trabajo (PDL), los cuales pueden generarse bajo dos fines: (1) inversión en búsqueda de mejoras en la infraestructura y redes, o (2) mantenimiento para prevención de fallas futuras, de los cuales se conoce a priori que siempre han sido importantes para la empresa. El objetivo principal de esta investigación es diseñar una herramienta de predicción del índice de duración media de las interrupciones del sistema de energía (SAIDI) mediante regresión beta teniendo en cuenta las variables significativas de la operación y proceso de ejecución de los trabajos programados en la red de media y alta tensión de ENEL COLOMBIA. Además, con esta investigación se podrán tomar decisiones que generen valor agregado a la empresa y coadyuvar a la toma de decisiones sobre los criterios de programación de los planes de trabajo, manteniendo los estándares de calidad y el nivel de servicio. Con este objetivo, en el presente proyecto se desarrollan en tres etapas: determinación de las variables significativas en la operación, planteamiento de la regresión y ajustes del modelo de regresión. El modelo analítico realizado en este proyecto logró los resultados esperados superando la confianza, al realizar la evaluación del proyecto se determinó que la confianza en promedio del modelo de predicción del indicador SAIDI, cercana al 75%.

INDUSTRIAL ENGINEERING

DESIGN OF A SAIDI INDICATOR PREDICTION MODEL BASED ON THE SIGNIFICANT VARIABLES OF SYSTEM OPERATION IN ENEL COLOMBIA Enel is a private multinational company focused on the production, distribution and supply of energy. The identification of variables to study the behavior of the SAIDI quality indicator is a challenge for its market. Bringing energy and offering a reliable and quality product is the raison d’être of this company. The constant problem of prolonged and repetitive interruptions of electrical service will always be a concern for this company, since the demand for energy supply by consumers is increasingly higher. For this project we focus on the work plans (PDL), which can be generated under two purposes: (1) investment in search of improvements in infrastructure and networks, or (2) maintenance to prevent future failures, which are known a priori to have always been important for the company. The main objective of this research is to design a tool for predicting the average duration index of power system interruptions (SAIDI) through beta regression taking into account the significant variables of the operation and execution process of the scheduled works in the medium and high voltage network of ENEL COLOMBIA. In addition, with this research it will be possible to make decisions that generate added value to the company and assist in making decisions on the criteria for scheduling work plans, maintaining quality standards and the level of service. With this objective in mind, this project is developed in three stages: determination of the significant variables in the operation, regression approach and regression model adjustments. The analytical model carried out in this project achieved the expected results exceeding the confidence, when performing the evaluation of the project it was determined that the average confidence of the SAIDI indicator prediction model was close to 75%.

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AUTHORS María Hurtado Pinzón Valeria Ortega Garrido Kevin Toro Zapata ADVISORS Gina Galindo Rubén Yie

INGENIERÍA INDUSTRIAL 188

AUTORES Alfonso De La Rosa Movilla Andrés León Andrade Gabriela Mendez Bolívar TUTORES Gina Galindo Rubén Yie ASESOR Guisselle García Llinás

DISEÑO DE UN MODELO DE PROCESO MEDIANTE EL REDIMENSIONAMIENTO DE CAPACIDADES DE FLOTA VEHICULAR EN EL TRANSPORTE DE PASAJEROS Expreso Brasilia S.A cuenta con problemas a nivel operativo en varias de sus rutas, ya que actualmente el nivel de ocupación en su flota para las rutas comprendidas entre Barranquilla, Maicao, Valledupar y Santa marta es muy bajo (53%) lo que ocasiona que las utilidades no sean las esperadas por la empresa, esto debido al bajo control por parte de las autoridades que se tiene de las empresas informales y al gran crecimiento de sus competidores dentro del mercado, lo que resulta en una pérdida de clientes bastante elevada. Este proyecto tiene como objetivo determinar la variación en las utilidades que se genera al implementar un redimensionamiento en la capacidad dentro los vehículos que cubren las rutas Barranquilla, Santa Marta, Maicao y Valledupar buscando determinar si es viable realizar dichos cambios en la capacidad de la flota. Por tal motivo se diseñaron modelos de simulación en los cuales se modelaron los cambios de las capacidades vehiculares buscando aumentar las utilidades escogiendo vehículos con un menor número de asientos. Al realizar el análisis de las utilidades y el nivel de ocupación se demuestra que la mejor alternativa es realizar cambios de las capacidades de la flota pasando de 42 a 30 asientos. Para la ejecución de esta alternativa, en el modelo se simuló la operación actual durante un mes, en el cual los vehículos utilizados cuentan con una capacidad de 30 asientos. Para estas alternativas nos guiamos del plan de rodamiento propuesto por la empresa asignando la cantidad y horarios de salida de los buses, además, se tomó como referencia el mes de abril, el cual representa para la empresa una combinación de temporada alta y baja demanda. Dado los resultados obtenidos en la modelación de la operación actual y la primera alternativa podemos afirmar hubo un crecimiento del 59% dentro de las utilidades de las rutas descritas, por lo que se concluye que el proyecto genera beneficios económicos para la empresa.

INDUSTRIAL ENGINEERING

DESIGN OF A PROCESS MODEL THROUGH THE RESIZING OF VEHICLE FLEET CAPACITIES IN PASSENGER TRANSPORTATION Expreso Brasilia S.A. has operational problems in some of its routes, since currently the occupancy level in its fleet for the routes between Barranquilla, Maicao, Valledupar and Santa Marta is quite low (53%) which causes that the profits are not as expected by the company, this due to the low control by the authorities of the informal companies and the great growth of its competitors in the market, resulting in a loss of customers quite high. The objective of this project is to determine the variation in the profits generated by implementing a resizing in the capacity of the vehicles that cover the Barranquilla, Santa Marta, Maicao and Valledupar routes, seeking to determine if it is feasible to make such changes in the fleet capacity. For this reason, simulation models were designed in which changes in vehicle capacity were modeled in order to increase profits by choosing vehicles with a smaller number of seats. The analysis of profits and occupancy levels shows that the best alternative is to change the fleet capacity from 42 to 30 seats. For the implementation of this alternative, the model simulated the current operation for one month, in which the vehicles used have a capacity of 30 seats. For these alternatives, we were guided by the company’s proposed routeing plan, assigning the number and departure times of the buses; in addition, the month of April was taken as a reference, which represents for the company a combination of high season and low demand. Given the results obtained in the modeling of the current operation and the first alternative, we can affirm that there was a 59% growth in the profits of the routes described, which leads to the conclusion that the project generates economic benefits for the company.

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AUTHORS Alfonso De La Rosa Movilla Andrés León Andrade Gabriela Mendez Bolívar ADVISORS Gina Galindo Rubén Yie ADVISER Guisselle García Llinás

INGENIERÍA INDUSTRIAL 190

AUTORES Camilo Bedoya Manchego Andrés Cordero Santiago Angie Orozco Niebles TUTOR Alcides Santander Mercado ASESOR Guisselle García Llinás

DISEÑO DEL MODELO PARA LA DISTRIBUCIÓN DE PLANTA PARA EL PROCESO DE TRILLADO DE LA EMPRESA RED ECOLSIERRA La Red Ecolsierra es una empresa se encarga de producir y comercializar café certificado orgánico en mercados internacionales, ubicada en la ciudad de Santa Marta, Magdalena. Actualmente, la empresa con el fin de minimizar la contratación de servicios tercerizados para el proceso de trillado, adquirió una nueva bodega, la cual requiere de la realización de un modelo para la distribución de planta correspondiente al proceso de trillado, el cual permitirá aumentar la productividad de dicho proceso, teniendo en cuenta factores tales como la cantidad de sacos de café excelso que se planean trillar anualmente y la capacidad instalada de esta nueva bodega. Para el desarrollo del modelo se requiere determinar la ubicación óptima de las zonas claves del proceso, teniendo en cuenta el flujo de materia prima y la secuencia de las etapas de éste. El diseño del modelo consiste en desarrollar alternativas de solución para la distribución de planta, las cuales mediante el método SLP, algoritmo de CORELAP y el método CRAFT, permitan identificar indicadores claves para el proceso, con el fin de seleccionar la alternativa que mejores resultados brindará a la empresa en términos del porcentaje de utilización de espacios, el costo por manejo de material, tiempo en sistema y el porcentaje de adyacencia entre áreas. Para la obtención de éstos indicadores, se implementó la Planeación Agregada de recursos y la simulación del proceso, con el fin de obtener valores cercanos a la realidad que permitan facilitar la decisión. Finalmente, al desarrollarse las alternativas de solución, se implementaron cuatro métodos de comparación, enfocados en los indicadores a evaluar, los cuales dieron como resultado que la alternativa #2 realizada bajo el método SLP posee el mayor porcentaje de utilización de espacio con un 91,1% ocupado, posee el 85,7% de adyacencia entre las zonas y se estiman costos de $241’202.054 por flujo de material, siendo el menor valor obtenido y por ende, esta la mejor opción.

INDUSTRIAL ENGINEERING

DESIGN OF A PLANT DISTRIBUTION MODEL FOR THE COFFEE THRESHING PROCESS AT THE COMPANY RED ECOLSIERRA The Red Ecolsierra is a company which is in charge of producing and commercializing certified organic coffee in international markets, located in Santa Marta, Magdalena. Currently, in order to minimize the outsourcing of threshing process, the company has acquire a new warehouse, which requires the design of a model for the plant distribution for the threshing process, which will increase the productivity of this process, considering factors such as the amount of bags of excelso coffee that are planned to be threshed annually and the installed capacity of this new warehouse. For the development of the model, it is required to determine the optimal location of the key zones of the process, taking into account the material flow and the sequence of its stages. The design of the model consists of developing alternative solutions for the plant layout, which by means of the SLP method, CORELAP algorithm and CRAFT method, allow identifying key indicators for the process, in order to select the alternative that will provide the best results for the company in terms of the percentage of space utilization, the cost of material handling, time in the system and the percentage of adjacency between areas. To determine these indicators, Aggregate Planning and process simulation were implemented in order to obtain values close to reality that would facilitate the decision making process. Finally, when the solution alternatives were developed, four comparison methods were implemented, focused on the indicators to be evaluated, which resulted in that alternative #2, carried out under the SLP method, has the highest percentage of space utilization with 91.1% occupied, has 85.7% of adjacency between the zones and an estimated costs of $241’202,054 per material flow, being the lowest value obtained and therefore, this is the best option.

191

AUTHORS Camilo Bedoya Manchego Andrés Cordero Santiago Angie Orozco Niebles ADVISOR Alcides Santander Mercado ADVISER Guisselle García Llinás

INGENIERÍA INDUSTRIAL 192

AUTORES Antonio Barros Ariza Sebastián Donado De La Hoz Daniel Moreno Cabello TUTOR Alcides Santander Mercado ASESOR Guisselle García Llinás

DISEÑO DE LÍNEAS DE PRODUCCIÓN PARA LA EMPRESA ALIMENTOS MANBU Alimentos Manbu lleva 10 años en el mercado brindándole sus productos a cadenas de supermercados y distintos clientes alrededor de Colombia manejando actualmente 6 líneas de producción operativas dedicadas a la comercialización de alimentos. La empresa con la meta de aumentar sus utilidades está buscando formular un diseño de líneas de producción que le permita conocer qué líneas de productos son aquellas que requieren una mayor cantidad de esfuerzo y como aumentar sus utilidades mediante la tercerización de procesos sobre estas líneas. El planteamiento de este diseño consta de dos modelos matemáticos, El método de Teoría de Juegos de Shapley, en donde por medio del porcentaje de participación de cada coalición de familias dentro de la empresa podemos encontrar las distintas iteraciones sobre el comportamiento de la utilidad que permitan encontrar el poder de participación de cada familia dentro de la empresa. Además, se presenta un modelo lineal de producción donde se fijan los costos, restricciones de capacidad y mínima producción buscando un diseño ideal de línea y así poder calcular un porcentaje de utilidad vs costo, para identificar cuáles líneas son menos productivas. Para todos los cálculos realizados se trabajó con las variables de utilidad y de valores promedios de ganancias sobre los productos de la empresa, se realizaron cotizaciones a distintos proveedores que permitieran tener datos con los que comparar la productividad actual. Finalmente, al desarrollarse ambos modelos matemáticos se llegó a la conclusión de que la familia de granos, es la opción ideal para enviar a tercerizar dado a su bajo riesgo, baja participación dentro de la empresa, gran oportunidad de mejora y bajo porcentaje de utilidad. Esta mejora llevaría un incremento dentro de la familia de los granos del 22% al 26% de utilidad promedio, por lo que se estaría generando un aumento directo en la utilidad general de la empresa del 2,5%.

INDUSTRIAL ENGINEERING 193

PRODUCTION LINES DESIGN FOR THE COMPANY MANBU GROCERIES Manbu Groceries has been in the market for more than 10 years, selling their products to supermarket chains and different clients all around Colombia, currently managing 6 operational production lines dedicated to the commercialization of food products. The company with the goal of increasing their profits, is seeking to formulate a production line design that allows them to know which product lines require a greater amount of effort, and how to increase profits by outsourcing processes on these lines. The approach of this design consists of two mathematical models, Shapley’s Game Theory method, where by means of the percentage of participation of each coalition of families within the company we can find the different results on the behavior of the utility that allow us to find the power of participation of each family within the company. In addition, a linear production model is presented where costs, capacity restrictions and minimum production are fixed, looking for an ideal line design, that allow the company to understand their percentage of profit vs. cost, in order to identify which lines are less productive. For all the results obtained, we worked with the variables of profitability and average profit values for the company’s products, and estimates were provided from different suppliers to establish the data with which to compare the current productivity. Finally, after developing both mathematical models, it was concluded that the family of grains is the ideal option to send to outsourcing, due to its low risk, low participation within the company, great opportunity for improvement and low percentage of profit. This improvement would lead to an increase within the grain family of 22% to 26% of average profit, thus generating a direct increase in the company’s general profit of 2.5%.

AUTHORS Antonio Barros Ariza Sebastián Donado De La Hoz Daniel Moreno Cabello ADVISOR Alcides Santander Mercado ADVISER Guisselle García Llinás

194

ÍNDICE INDEX

SEMPERTEX

198

200

PROYECTO 1 Diseño de una máquina destinada a la automatización del inflado de globos y posterior detección visual de defectos para la empresa Sempertex Design of a machine for the automation of balloon inflation and subsequent visual detection of defects for the company Sempertex PROYECTO 2 Evaluación y rediseño del sistema de pulido de moldes puliflex para la empresa Sempertex Evaluation and redesign of the puliflex mold polishing system for the company Sempertex IMPALA

202

PROYECTO 1 Diseño de sistema semi-automatizado de bombeo de aceite a motores propulsores Design of a semi-automated system for pumping oil to propulsion engines

MARES DE COLOMBIA

204

206 208

PROYECTO 1 | PARTE 1 Diseño e implementación de un sistema de trigeneración de energía híbrida con optimización de sistemas de refrigeración para una empresa procesadora de mariscos Design and implementation of a hybrid energy trigeneration system with optimization of refrigeration systems for a seafood processing company PROYECTO 1 | PARTE 2 Reestructuración del techo para la instalación de paneles solares Roof restructuring for solar panel installation PROYECTO 2 Rediseño de producción, transporte y uso de vapor en una planta de cocción de producto pesquero Redesign of production, transport and use of steam in a fishery product cooking plant

LITOPLAST

210

212

PROYECTO 1 | PARTE 1 Diseño de un generador fotovoltaico para la integración a un sistema híbrido PVGen en Litoplas S. A. Design of photovoltaic generator to integrate a hybrid PV-Gen system at Litoplas S. A. PROYECTO 1 | PARTE 2 Diseño de un sistema de trigeneración para distritos térmicos alimentados por energía solar/calor residual de un motogenerador a gas natural Design of a trigeneration system for thermal districts powered by solar energy/ residual heat from a natural gas motor generator CERROMATOSO

214

PROYECTO 1 Diseño de un sistema para la valorización energética, ambiental y económica del calor residual de la escoria en CERROMATOSO System design for energy, environmental and economic recovery of waste heat from slag in CERROMATOSO BAVARIA

216

218

220

222

PROYECTO 1 Diseño térmico y estructural de un sistema de intercambiadores de calor que incremente la eficiencia energética del sistema de recuperación y consumo de gas carbónico en la cervecería Bavaria Thermal and structural design of a heat exchangers system to increase the energy efficiency of carbon dioxide gas recovery and consumption system at Bavaria brewery PROYECTO 2 | PARTE 1 Diseño de un sistema de control para la optimización energética y operacional del sistema principal de bombeo de agua potable de la cervecería Bavaria Design of a control system for the energy and operational optimization of the main drinking water pumping system of Bavaria brewery PROYECTO 2 | PARTE 2 Diseño de una estrategia de control para la optimización energética y operacional del sistema principal de bombeo de agua potable en Bavaria Design of a control strategy for the energy and operational optimization of the main drinking water pumping system in Bavaria PROYECTO 3 Diseño térmico y estructural de un economizador para una caldera pirotubular alimentada con gas natural Thermal and mechanical design of an economizer for a fire tube boiler fired with natural gas

SEMPERTEX 198

AUTORES Stephanny González Gutiérrez Carlos Maldonado Peñate Ana Manjarrés Santiago William Ramos Pacheco TUTOR Hugo Caballero Flórez ASESOR Habib Zambrano

PROYECTO 1 - INGENIERÍA MECÁNICA

DISEÑO DE UNA MÁQUINA DESTINADA A LA AUTOMATIZACIÓN DEL INFLADO DE GLOBOS Y POSTERIOR DETECCIÓN VISUAL DE DEFECTOS PARA LA EMPRESA SEMPERTEX En este proyecto de grado se expone un reto brindado por la empresa SEMPERTEX a los estudiantes de la asignatura de proyecto final de ingeniería mecánica en la Universidad del Norte, el cual compete a una problemática que los directivos e ingenieros han encontrado dentro de su producción. Para este caso se expone la semi-automatización del proceso de inflado de globos para la detección visual de defectos bajo un límite de presupuesto y espacio dado. Para la resolución de esta problemática se seleccionó una alternativa basada en cuatro etapas: alimentación, inflado, inspección y clasificación, teniendo en cuenta que esta cumpliera con los requisitos expuestos por la empresa. La máquina diseñada permite que el proceso de inflado se realice de manera autónoma, sin embargo, la clasificación de los globos depende del criterio del operario para determinar que el globo se encuentre en condiciones óptimas para su distribución. Se concluye que es una gran oportunidad de modernización para la empresa, además, la implementación de este sistema permite que el proceso sea más cómodo y rápido para el operario, sin embargo, se debe tener en cuenta que al mantener la inspección por parte de un operario causa un retraso en el desarrollo óptimo de las operaciones.

SEMPERTEX

PROJECT 1 - MECHANICAL ENGINEERING

DESIGN OF A MACHINE FOR THE AUTOMATION OF BALLOON INFLATION AND SUBSEQUENT VISUAL DETECTION OF DEFECTS FOR THE COMPANY SEMPERTEX In this degree project, a challenge offered by the SEMPERTEX company to the students of the final project subject of mechanical engineering at the Universidad del Norte is exposed, which concerns a problem that managers and engineers have found within their production. For this case, it is exposed the semi-automation of the balloon inflation process for the visual detection of defects under a given budget and space limit. To solve this problem, an alternative based on four stages was selected: feeding, inflation, inspection and classification, taking into account that it complied with the requirements set forth by the company. The designed machine allows the inflation process to be carried out autonomously, however, the classification of the balloons depends on the operator’s criteria to determine that the balloon is in optimal conditions for distribution. It is concluded that it is a great modernization opportunity for the company, in addition, the implementation of this system allows the process to be more comfortable and faster for the operator, however, it must be taken into account that by maintaining the inspection by a operator causes a delay in the optimal development of operations.

199

AUTHORS Stephanny González Gutiérrez Carlos Maldonado Peñate Ana Manjarrés Santiago William Ramos Pacheco ADVISOR Hugo Caballero Flórez ADVISER Habib Zambrano

SEMPERTEX 200

AUTORES Rafael Acuña Vásquez Andrés Barrios Alemán Melany Devia Montoya Jean Figueroa Ramírez TUTOR Hugo Caballero Flórez ASESOR Habib Zambrano

PROYECTO 2 - INGENIERÍA MECÁNICA

EVALUACIÓN Y REDISEÑO DEL SISTEMA DE PULIDO DE MOLDES PULIFLEX PARA LA EMPRESA SEMPERTEX En el presente proyecto se detallan cada una de las etapas correspondientes al proceso de rediseño de un prototipo (PULIFLEX) para el pulido semiautomático de moldes de globos de la empresa Sempertex. Cabe resaltar que aquí se muestra la segunda parte de un trabajo previo, por lo que los cálculos y especificaciones técnicas correspondientes a los diseños básico y conceptual, no serán presentadas a lo largo de este informe. Sin embargo, dichas anotaciones fueron utilizadas como una base fundamental tanto para la elaboración de este trabajo, como para las modificaciones de forma realizadas al concepto inicial del modelo 3D del PULIFLEX. A pesar de que no fue posible la construcción del prototipo ni el ensayo de las pruebas descritas, se tuvo éxito solucionando diferentes problemas que presentaba la versión previa y dejando un trabajo detallado que permita la construcción a futuro. Así pues, serán descritas a continuación las fases referentes al rediseño del modelo, selección de materiales y componentes, análisis de costos para la construcción del prototipo, y el modelo rediseñado como resultado final del proceso. Además, las conclusiones obtenidas son basadas principalmente en los aspectos funcionales del mecanismo escogido para la labor de pulido del PULIFLEX.

SEMPERTEX

PROJECT 2 - MECHANICAL ENGINEERING

EVALUATION AND REDESIGN OF THE PULIFLEX MOLD POLISHING SYSTEM FOR THE COMPANY SEMPERTEX This project details each of the stages corresponding to the redesign process of a prototype (PULIFLEX) for the semi-automatic polishing of balloon molds of the company Sempertex. It should be noted that this is the second part of a previous work, so the calculations and technical specifications corresponding to the basic and conceptual designs will not be presented throughout this report. However, these annotations were used as a fundamental basis for the elaboration of this work, as well as for the shape modifications made to the initial concept of the PULIFLEX 3D model. Although it was not possible to build the prototype or to run the described tests, we succeeded in solving different problems presented by the previous version and leaving a detailed work that will allow future construction. Thus, the phases related to the redesign of the model, selection of materials and components, cost analysis for the construction of the prototype, and the redesigned model as the result of the process will be described below. In addition, the conclusions obtained are based mainly on the functional aspects of the mechanism chosen for the polishing work of the PULIFLEX.

201

AUTHORS Rafael Acuña Vásquez Andrés Barrios Alemán Melany Devia Montoya Jean Figueroa Ramírez ADVISOR Hugo Caballero Flórez ADVISER Habib Zambrano

IMPALA 202

AUTORES Angel Manjón Patiño Isaac Molina Steffanell Sebastián Salazar Salcedo Jesús Villadiego Del Villar TUTOR Hugo Caballero Flórez

PROYECTO 1 - INGENIERÍA MECÁNICA

DISEÑO DE SISTEMA SEMI-AUTOMATIZADO DE BOMBEO DE ACEITE A MOTORES PROPULSORES Impala Terminals es una filial de Trafigura, empresa centrada en ofrecer servicios logísticos de transporte de metales básicos y productos a granel a nivel mundial. En Colombia, posee operaciones en tres puertos estratégicos como lo son Barranquilla, Cartagena y Barrancabermeja. Las operaciones se dan a través de rio Magdalena, en donde los remolcadores de la flota KP 3400 transportan la carga. El sistema de propulsión de los remolcadores cuenta con 3 motores propulsores CAT 3512-C, los cuales tienen un cárter de aceite 15W-40 con capacidad de almacenar 165 gll (galones). El cambio de aceite de un motor propulsor tarda alrededor de 12 horas y se realiza con una frecuencia de 4 meses, totalizando 3 días por año de indisponibilidad del activo. Si tenemos en cuenta el valor de indisponibilidad del remolcador diario es de $6,000 USD, al año la empresa deja de ingresar $18,000 USD debido al cambio de aceite. Por tal motivo, se propone un sistema semiautomatizado de bombeo de aceite para los motores propulsores, en el que se tuvieron 3 alternativas con distintas configuraciones. En donde la alternativa seleccionada está compuesta de un sistema rígido de tuberías con dos electrobombas centrifugas. Para la selección, se tuvieron en cuenta tres criterios (costo capital, seguridad y vida útil) los cuales permitieron un diseño adaptado a las necesidades requeridas por la compañía. El presente sistema de bombeo permite reducir la actividad de mantenimiento a 3,5 horas, por lo tanto, el requerimiento de personal es menor, aumentando la disponibilidad del activo y en consecuencia los ingresos de la empresa. Por último, se concluye que el proyecto es viable debido a que todos los indicadores financieros son favorables.

IMPALA

PROJECT 1 - - MECHANICAL ENGINEERING 203

DESIGN OF A SEMI-AUTOMATED SYSTEM FOR PUMPING OIL TO PROPULSION ENGINES Impala Terminals is a subsidiary of Trafigura, a company focused on providing logistics services for the transportation of base metals and bulk commodities worldwide. In Colombia, it has operations in three strategic ports: Barranquilla, Cartagena and Barrancabermeja. Operations are carried out through the Magdalena River, where the tugboats of the KP 3400 fleet transport the cargo. The propulsion system of the tugboats has three CAT 3512-C propulsion engines, which have a 15W-40 oil sump with a capacity of 165 gallons. The oil change of a propulsion engine takes about 12 hours and is performed with a frequency of 4 months, totaling 3 days per year of unavailability of the asset. If we take into account the daily unavailability value of the tugboat is $6,000 USD, the company loses $18,000 USD per year due to oil changes. For this reason, a semiautomated oil pumping system for the propulsion engines was proposed, in which 3 alternatives with different configurations were considered. The selected alternative consists of a rigid piping system with two centrifugal electric pumps. For the selection, three criteria were taken into account (capital cost, safety and useful life) which allowed a design adapted to the needs required by the company. The present pumping system reduces maintenance activity to 3.5 hours; therefore, the personnel requirement is lower, increasing the availability of the asset and, consequently, the company’s income. Finally, it is concluded that the project is viable because all the financial indicators are favorable.

AUTHORS Angel Manjón Patiño Isaac Molina Steffanell Sebastián Salazar Salcedo Jesús Villadiego Del Villar ADVISOR Hugo Caballero Flórez

MARES DE COLOMBIA 204

AUTORES Ricardo Serrano Herrera Michelle Soto Cárdenas TUTOR Lesme Corredor ASESORES Oscar Pupo Alejandra Tapia

PROYECTO 1 | PARTE 1 - INGENIERÍA MECÁNICA

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE TRIGENERACIÓN DE ENERGÍA HÍBRIDA CON OPTIMIZACIÓN DE SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN PARA UNA EMPRESA PROCESADORA DE MARISCOS ---411En respuesta a la constante alza en los costos energéticos, sumado a las constantes fallas en el suministro del flujo eléctrico, se busca implementar una solución energética innovadora para una empresa procesadora de mariscos en la zona norte del Caribe Colombiano, específicamente en Ciénaga, Magdalena. Debido a la alta demanda en procesos que requieren refrigeración y en menor medida aquellos que requieren de la producción de calor, se presenta como posible solución al problema energético de la empresa un sistema de trigeneración híbrida. Estos sistemas, además de proveer el sustento energético para una aplicación particular, aprovechan el calor rechazado en la generación de energía para la producción de agua caliente, la cual puede ser usada para accionar un sistema de refrigeración por absorción, producir vapor o proveer calefacción. Los sistemas de trigeneración de energía han sido implementados ampliamente a gran escala industrial, sin embargo, su implementación a pequeña escala industrial ha sido poco documentada. En el presente trabajo se desarrollarán a manera general los conocimientos referentes a la cogeneración y trigeneración energética, además se analizarán los requerimientos específicos de la empresa y una vez establecidas las necesidades más críticas de la empresa se procederá a realizar una selección de equipos comerciales, evaluando que opción de generación se adecua mejor a los procesos internos de la compañía.

MARES DE COLOMBIA

PROJECT 1 | PART 1 - MECHANICAL ENGINEERING

DESIGN AND IMPLEMENTATION OF A HYBRID ENERGY TRIGENERATION SYSTEM WITH OPTIMIZATION OF REFRIGERATION SYSTEMS FOR A SEAFOOD PROCESSING COMPANY In response to the constant rise in energy costs, added to the continuous failures in the supply of electricity, it seeks to implement an innovative energy solution for a seafood processing company in the northern Colombian Caribbean, specifically in Ciénaga, Magdalena. Due to the high demand in processes that require refrigeration and to a lesser extent those that require heat production, a hybrid trigeneration system is presented as a possible solution to the company’s energy problem. These systems, in addition to providing energy support for a particular application, take advantage of the heat rejected in the generation of energy for the production of hot water, which can be used to activate an absorption refrigeration system, produce steam or provide heating. Power trigeneration systems have been widely implemented on a large industrial scale, however, their implementation on a small industrial scale has been poorly documented. In this work, the knowledge regarding energy cogeneration and trigeneration will be developed in a general way, in addition, the specific requirements of the company will be analyzed and once the most critical needs of the company have been established, a selection of commercial equipment will be made, evaluating which generation option best suits the company’s internal processes.

205

AUTHORS Ricardo Serrano Herrera Michelle Soto Cárdenas ADVISOR Lesme Corredor ADVISERS Oscar Pupo Alejandra Tapia

MARES DE COLOMBIA 206

AUTORES Miguel Cajar De La Rans María Escorcia De Aguas Leiry Mares Cure TUTOR Hugo Caballero Flórez ASESORES Oscar Pupo Alejandra Tapia

PROYECTO 1 | PARTE 2 - INGENIERÍA MECÁNICA

REESTRUCTURACIÓN DEL TECHO PARA LA INSTALACIÓN DE PANELES SOLARES Con el pasar de los años, la implementación de sistemas que permitan la autosuficiencia energética ha tomado mayor relevancia en nuestra sociedad, esto a raíz de la inestabilidad en el suministro de electricidad en determinadas zonas y al hecho de que, la actividad humana requiere una gran demanda de energía que aumenta cada año según el desarrollo industrial de la población. Tal es el caso de una empresa procesadora de mariscos ubicada en Ciénaga (Magdalena), cuya productividad ha sido afectada por problemas en la disponibilidad de la energía eléctrica. A raíz de estas dificultades, surge la necesidad de encontrar fuentes de energía alternativas a la red eléctrica, siendo la solución de esta, la instalación de paneles solares que aprovechen la energía solar. Del mismo modo, la implementación de módulos solares requiere tomar en consideración los parámetros bajo los que está diseñada la estructura en la que serán soportados. En ese orden de ideas, se plantea el rediseño del techo de la empresa mencionada anteriormente para que este sea apto para resistir las cargas de diseño convencionales, así como las condiciones de carga y distribución representadas por los paneles y la estructura que une a estos últimos con la cubierta del techo, la cual también es foco de estudio en el presente proyecto. Para esto, se redistribuyó el techo de tal forma que se pueda maximizar la eficiencia en el aprovechamiento del área de instalación disponible. Este fue diseñado con barras de acero A36 tipo I mediante el programa CYPE 3D, generándose problemas dentro de este al intentar combinar la nueva estructura con la distribución de cargas, haciendo esta última más ineficiente, dando como resultado un pórtico excesivamente robusto y costoso. En cuanto a los soportes de los paneles, estos fueron diseñados exitosamente mediante vigas de aluminio tipo H, con sus respectivas uniones a la cubierta y al sistema de recolección de energía solar.

MARES DE COLOMBIA

PROJECT 1 | PART 2 - MECHANICAL ENGINEERING 207

ROOF RESTRUCTURING FOR SOLAR PANEL INSTALLATION Over the years, the implementation of systems that allow energy self-sufficiency has become more relevant in our society, due to the instability in the supply of electricity in certain areas and the fact that human activity requires a large demand for energy that increases every year according to the industrial development of the population. Such is the case of a seafood processing company located in Ciénaga (Magdalena), whose productivity has been affected by problems in the availability of electricity. As a result of these difficulties, the need arises to find alternative energy sources to the electrical network, the solution being the installation of solar panels that take advantage of solar energy. In the same way, the implementation of solar modules requires taking into consideration the parameters under which the structure on which they will be supported is designed. In that order of ideas, the redesign of the roof of the company mentioned above is proposed so that it is suitable for resisting conventional design loads, as well as the load and distribution conditions represented by the panels and the structure that joins them. with the roof deck, which is also the focus of study in this project. For this, the roof was redistributed in such a way as to maximize efficiency in the use of the available installation area. This was designed with A36 type I steel bars using the CYPE 3D program, generating problems within it when trying to combine the new structure with load distribution, making the latter more inefficient, resulting in an excessively robust and expensive frame. As for the panel supports, these were successfully designed using H-type aluminum beams, with their respective joints to the roof and to the solar energy collection system.

AUTHORS Miguel Cajar De La Rans María Escorcia De Aguas Leiry Mares Cure ADVISOR Hugo Caballero Flórez ADVISERS Oscar Pupo Alejandra Tapia

MARES DE COLOMBIA 208

AUTORES Antonio Carmona Páez Francisco Matos Rodríguez Daniel Montes Angulo TUTOR Lesme Corredor ASESOR Oscar Pupo Alejandra Tapia

PROYECTO 2 - INGENIERÍA MECÁNICA

REDISEÑO DE PRODUCCIÓN, TRANSPORTE Y USO DE VAPOR EN UNA PLANTA DE COCCIÓN DE PRODUCTO PESQUERO Dentro de cualquier planta de procesos se hace importante realizar cuales son los parámetros para obtener un producto terminado en las mejores condiciones y apto para el consumo de los clientes. Por lo que, en el presente documento, se realiza el rediseño del sistema de generación, distribución y transporte de vapor dentro de la planta de una empresa pesquera, ubicada en Ciénaga, Magdalena. El proceso de cocción es nuestra área de trabajo dentro del proyecto y este cuenta con 4 etapas importantes: obtención y almacenamiento de agua, etapa de caldera (paso de agua líquida a vapor), distribuidor de vapor, y autoclave (donde se realiza como tal la cocción del crustáceo). Cada una de estas etapas necesita un rediseño en sus componentes para tener un proceso optimo, y como se mencionó anteriormente, un mejor producto terminado. El proyecto estará centrado en aspectos como lo son el aprovechamiento efectivo y disminución del consumo de gas natural en la caldera, rediseño del sistema de tuberías para aprovechar al máximo el poder calorífico del vapor que las circula, y la implementación de sistemas de medición y control de las variables relevantes dentro del proceso (presión, temperatura, flujo volumétrico y consumo por cocción de agua y gas natural).

MARES DE COLOMBIA

PROJECT 2 - MECHANICAL ENGINEERING

REDESIGN OF PRODUCTION, TRANSPORT AND USE OF STEAM IN A FISHERY PRODUCT COOKING PLANT Within any processing plant, it is important to determine the parameters to obtain a finished product in the best conditions and suitable for customer consumption. Therefore, in this document, the redesign of the steam generation, distribution and transport system is carried out within the fishing company, located in Cienega, Magdalena. The cooking process is our area of work within the project, and it has 4 important stages: obtaining and storing water, boiler stage (transmission from liquid water to steam), steam distributor, and autoclave (where it is carried out as such). the cooking of the crab). Each of these stages needs a redesign of its components to have an optimal process, and as mentioned above, a better finished product. The project will focus on aspects such as the effective use and reduction of natural gas consumption in the boiler, redesign of the piping system to make the most of the calorific value of the steam that circulates them, and the implementation of measurement and control systems. of the relevant variables within the process (pressure, temperature, volumetric flow, and consumption by cooking of water and natural gas)

209

AUTHORS Antonio Carmona Páez Francisco Matos Rodríguez Daniel Montes Angulo ADVISOR Lesme Corredor ADVISERS Oscar Pupo Alejandra Tapia

LITOPLAST 210

AUTORES Natalia Camargo González José Cervera Prasca Andrés González García David Ojeda Martínez TUTOR Hugo Caballero Flórez ASESOR Mauricio Carmona Oscar Pupo

PROYECTO 1 | PARTE 1 - INGENIERÍA MECÁNICA

DISEÑO DE UN GENERADOR FOTOVOLTAICO PARA LA INTEGRACIÓN A UN SISTEMA HÍBRIDO PV-GEN EN LITOPLAS S. A. ---417Este proyecto tiene como propósito el diseño y estudio de factibilidad de la integración de un sistema de generación de energía con capacidad instalada de 1MW en la empresa LitoPlas S.A. basado en tecnología solar fotovoltaica. Se busca la transición hacia fuentes de energía renovable que beneficie tanto a la empresa como a la sociedad y el medio ambiente. El trabajo parte de recopilar de información de proyectos, patentes y artículos para ampliar el conocimiento y tener bases sólidas en el diseño de la instalación. Posteriormente, se realiza un estudio climatológico por años de la zona para determinar la radiación y generar escenarios a los que posiblemente se pueda ver afectada o beneficiada la generación de energía. Siguiendo los lineamientos planteados por las Naciones Unidas, el proyecto apunta a contribuir a los objetivos de desarrollo sostenible. También se tuvo en cuenta los aspectos económicos más importantes como las proyecciones de la inflación en Colombia, el precio del gas natural y la tasa de descuento. Se establecieron los requerimientos y se generaron 4 alternativas que los cumplen. Posteriormente se usa el método AHP para determinar la mejor alternativa según los criterios: disponibilidad energética, confiabilidad, rentabilidad e impacto ambiental en la que finalmente, la alternativa con estructura fija y sin almacenamiento fue la seleccionada. Los resultados del desarrollo del proyecto proporcionan suficiente información para considerar si la realización del proyecto es viable para la construcción del sistema. Estos resultados fueron obtenidos mediante simulaciones y cálculos. En el cual, se realizó el estudio financiero en los que se consideraron el presupuesto de $3.600M (CAPEX), Inversiones por año en mantenimiento de $36M (OPEX), retorno de inversión del 155% a 5 años, y disponibilidad energética de 2111 GWh/año con un ahorro de 760 Ton CO2e. 6

1 Subgeneradores: 163kW Panel: CSUN 370-72M Configuración: 23x18 (serie x paralelo)

Fronius ECO100-3D 3ϕ In 152 A Vn 440V

LV AC BUS 440V

B REBARBAR Y ROMPER ARISTAS VIVAS

SI NO SE INDICA LO CONTRARIO: ACABADO: LAS COTAS SE EXPRESAN EN MM ACABADO SUPERFICIAL: TOLERANCIAS: LINEAL: ANGULAR: NOMBRE

FIRMA

FECHA

NO CAMBIE LA ESCALA

REVISIÓN

TÍTULO:

DIBUJ. VERIF. APROB. FABR.

MATERIAL:

CALID.

PESO:

Producto SOLIDWORKS Educational. Solo para uso en la enseñanza.

A4 Generador fotovoltaicoA N.º DE DIBUJO

ESCALA:1:1

HOJA 1 DE 1

LITOPLAST

PROJECT 1 | PART 1 - MECHANICAL ENGINEERING

DESIGN OF PHOTOVOLTAIC GENERATOR TO INTEGRATE A HYBRID PV-GEN SYSTEM AT LITOPLAS S. A. The purpose of this project is the design and feasibility study of the integration of a power generation system with an installed capacity of 1MW in the company LitoPlas S.A. based on photovoltaic solar technology. The transition to renewable energy sources that benefits both the company and society, and the environment is sought. The work begins by compiling information on projects, patents and articles to expand knowledge and have solid foundations in the design of the installation. Subsequently, a climatological study is carried out for years in the area to determine the radiation and generate scenarios that could possibly affect or benefit the generation of energy. Following the guidelines set forth by the United Nations, the project aims to contribute to the objectives of sustainable development. The most important economic aspects were also taken into account, such as projections of inflation in Colombia, the price of natural gas and the discount rate. The requirements were established, and 4 alternatives were generated that meet them. Subsequently, the AHP method is used to determine the best alternative according to the criteria: energy availability, reliability, profitability and environmental impact in which, finally, the alternative with a fixed structure and without storage was selected. The results of the development of the project provide enough information to consider whether the realization of the project is feasible for the construction of the system. These results were obtained through simulations and calculations. In which, the financial study was conducted in which the budget of $3,600M (CAPEX), investments per year in maintenance of $36M (OPEX), return on investment of 155% at 5 years, and energy availability of 2111 were considered. GWh/year with a saving of 760 Ton CO2e. 4

Red eléctrica 13.2kV

Interruptor general

1 Grupo electrógeno CAT G3520H 2.5 MW 13.2kV

MV AC BUS 13.2kV

Interruptores secundarios

Transformador 13200V/110V 13200V/220V

Transformador 13200V/440V

LV AC BUS 440V Oficinas y otros

Maquinaria

B REBARBAR Y ROMPER ARISTAS VIVAS

SI NO SE INDICA LO CONTRARIO: ACABADO: LAS COTAS SE EXPRESAN EN MM ACABADO SUPERFICIAL: TOLERANCIAS: LINEAL: ANGULAR: NOMBRE

FIRMA

FECHA

NO CAMBIE LA ESCALA

REVISIÓN

TÍTULO:

DIBUJ. VERIF.

APROB. FABR. MATERIAL:

CALID.

PESO:

Producto SOLIDWORKS Educational. Solo para uso en la enseñanza.

N.º DE DIBUJO

LitoPlas Proyectado ESCALA:1:1

HOJA 1 DE 1

211

AUTHORS Natalia Camargo González José Cervera Prasca Andrés González García David Ojeda Martínez ADVISOR Hugo Caballero Flórez ADVISER Mauricio Carmona Oscar Pupo

LITOPLAST 212

AUTORES Grupo 1 Felipe Enciso Sánchez Aldair Meza González Omer Parra Pérez Grupo 2 Luis Fernández Gamez Lucas Mendoza Nevado Diego Vásquez Quintero Grupo 3 Linda Peñaloza Sánchez Karen Rubiano González Gabriel Ruiz Jaraba TUTOR Lesme Corredor ASESOR Mauricio Carmona

PROYECTO 1 | PARTE 2 - INGENIERÍA MECÁNICA

DISEÑO DE UN SISTEMA DE TRIGENERACIÓN PARA DISTRITOS TÉRMICOS ALIMENTADOS POR ENERGÍA SOLAR/CALOR RESIDUAL DE UN MOTOGENERADOR A GAS NATURAL Litoplas cuenta con un grupo electrógeno y un chiller de absorción que aprovecha el calor de la chaqueta, pero los gases de escape también podrían ser utilizados. Este chiller presenta una disminución de su vida útil por componentes internos que se pueden corroer debido a que no opera a máxima capacidad. Se hace la comparación de los equipos que tiene la empresa para suplir necesidades de fluidos térmicos: para el aire caliente se usan quemadores a gas natural y para el agua fría chillers eléctricos; esto supone un alto costo de energía eléctrica. Por ende, se propone de manera conceptual 2 distritos térmicos: uno de calor en donde se aprovechan los gases de escape mediante un economizador que calienta el agua con el calor residual y posteriormente pasa a un sistema de bombeo que lleva esta agua caliente a una zona de colectores solares para obtener una mayor temperatura y ser distribuida a las diferentes zonas de la empresa. Por otro lado, está el distrito de frío que centralizará el chiller de absorción para utilizarlo en su máxima capacidad y llevar el agua fría a las diferentes manejadoras que distribuirán el agua en los establecimientos según su requerimiento, mediante un sistema de bombeo. Con el fin de utilizar la energía solar en la zona, se realiza el diseño de un campo de colectores solares. A través de TRNSYS se extraen datos climatológicos con el objeto de simular varios tipos de colectores solares para medir su rendimiento en las particularidades de la zona y evaluar la rentabilidad del proyecto. Para el soporte de los colectores solares se diseña una estructura metálica industrial realizada con perfiles en acero laminado de la serie HEB en 5 pórticos de 40 m de luz y 20 m de longitud, con cerramiento en cubierta para soportar colectores solares a una altura entre 8 m y 12 m, calculada y simulada por medio del software CYPE, cumpliendo con la norma NRS-10, capaz de soportar cargas muertas y vivas. Armada por encima de una bodega previamente construida.

LITOPLAST

PROJECT 1 | PART 2 - MECHANICAL ENGINEERING

DESIGN OF A TRIGENERATION SYSTEM FOR THERMAL DISTRICTS POWERED BY SOLAR ENERGY/RESIDUAL HEAT FROM A NATURAL GAS MOTOR GENERATOR Litoplas has a generator set and an absorption chiller that takes advantage of the heat from the jacket, but the exhaust gases could also be used. This chiller has a decrease in its useful life due to internal components that can corrode because it does not operate at maximum capacity. A comparison is made of the equipment that the company has to meet the needs of thermal fluids: natural gas burners are used for hot air and electric chillers for cold water; This supposes a high cost of electrical energy. Therefore, 2 thermal districts are conceptually proposed: one of heat where the exhaust gases are used through an economizer that heats the water with the residual heat and later passes to a pumping system that takes this hot water to a zone of solar collectors to obtain a higher temperature and be distributed to the different areas of the company. On the other hand, there is the cold district that will centralize the absorption chiller to use it at its maximum capacity and take the cold water to the different managers that will distribute the water in the establishments according to their requirements, through a pumping system. In order to use solar energy in the area, a field of solar collectors is designed. Through TRNSYS, climatological data is extracted in order to simulate various types of solar collectors to measure their performance in the particularities of the area and evaluate the profitability of the project. To support the solar collectors, an industrial metal structure is designed made with HEB series rolled steel profiles in 5 frames with a span of 40 m and a length of 20 m, with an enclosure on the roof to support solar collectors at a height between 8 m and 12 m, calculated and simulated using the CYPE software, complying with the NRS-10 standard, capable of supporting dead and live loads. Armed above a previously built warehouse.

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AUTHORS Group 1 Felipe Enciso Sánchez Aldair Meza González Omer Parra Pérez Group 2 Luis Fernández Gamez Lucas Mendoza Nevado Diego Vásquez Quintero Group 3 Linda Peñaloza Sánchez Karen Rubiano González Gabriel Ruiz Jaraba ADVISOR Lesme Corredor ADVISER Mauricio Carmona

CERROMATOSO 214

AUTORES Julio Berty Muñoz Juan Martínez Portillo Mauro Villadiego Paternina TUTORES Lesme Corredor Hugo Caballero

PROYECTO 1 - INGENIERÍA MECÁNICA

DISEÑO DE UN SISTEMA PARA LA VALORIZACIÓN ENERGÉTICA, AMBIENTAL Y ECONÓMICA DEL CALOR RESIDUAL DE LA ESCORIA EN CERROMATOSO En Colombia existen 6 depósitos de níquel, entre los cuales Cerro matoso S.A. se encuentra en el depósito ubicado en Córdoba, la cual es una de las compañías en el sector minero-industrial de Colombia que se encarga de la producción de níquel contenido en ferroníquel. En Colombia los yacimientos de níquel son alrededor de 100 millones de toneladas, aunque solo contienen entre 1 a 2% de Ni. A causa de esto, a la salida de los hornos de fundición al obtener el producto de ferroníquel, se obtiene en conjunto una gran cantidad de escoria compuesta de otros elementos presentes como impurezas en el mineral. Esta escoria se separa del ferroníquel a la salida del horno en forma líquida (cerca de los 1400°C) para luego ser enfriada disipando su energía en el ambiente y siendo almacenada en vertederos. Esto representa para la compañía un gasto y trae como consecuencia problemas ambientales por la gran cantidad de escoria que se desecha. En base a un trabajo pasado sobre el diseño de un sistema capaz de aprovechar el calor residual de la escoria a la salida de los hornos, este proyecto tiene como objetivo el análisis energético, económico y ambiental de dos alternativas de diseño del sistema de aprovechamiento del calor residual, las cuales plantean por un lado una generación única de energía eléctrica, mientras que por el otro lado una cogeneración, transformando una parte de la energía recolectada en electricidad y otra usándola en forma de calor en procesos de secado del mineral laterítico dentro de las etapas de producción de ferroníquel. Como conclusión, en base a las simulaciones y cálculos realizados, se determinó que la cogeneración permite un mayor beneficio económico, energético y ambiental que la alternativa de generación única de electricidad. Para los cálculos en detalle, se recomendaron equipos específicos de proveedores confiables, lo que a su vez permitió una estimación de costos del diseño del sistema de aprovechamiento de calor propuesto.

CERROMATOSO

PROJECT 1 - MECHANICAL ENGINEERING

SYSTEM DESIGN FOR ENERGY, ENVIRONMENTAL AND ECONOMIC RECOVERY OF WASTE HEAT FROM SLAG IN CERROMATOSO In Colombia there are 6 nickel deposits, among which Cerro matoso S.A. is located in the deposit located in Córdoba, which is one of the companies in the mining and industrial sector of Colombia that is responsible for the production of nickel contained in ferronickel. In Colombia, nickel deposits are around 100 million tons, although they only contain between 1 and 2% of Ni. Because of this, at the outlet of the smelting furnaces when the ferronickel product is obtained, a large amount of slag composed of other elements present as impurities in the ore is obtained together. This slag is separated from ferronickel at the outlet of the furnace in liquid form (about 1400°C) and then cooled by dissipating its energy in the environment and being stored in landfills. This represents an expense for the company and brings environmental problems due to the large amount of slag that is discarded. Based on a past work on the design of a system capable of taking advantage of the waste heat of the slag at the exit of the furnaces, this project aims at energy analysis, economic and environmental alternatives for the design of the waste heat system, which, on the one hand, involve a single generation of electrical energy, while on the other hand, cogeneration, transforming one part of the collected energy into electricity and another using it as heat in processes of drying the lateritic mineral within the ferronickel production stages. In conclusion, based on the simulations and calculations carried out, it was determined that cogeneration allows a greater economic, energy and environmental benefit than the alternative of single generation of electricity. For the detailed calculations, specific equipment from reliable suppliers was recommended, which in turn allowed a cost estimate of the design of the proposed heat harvesting system.

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AUTHORS Julio Berty Muñoz Juan Martínez Portillo Mauro Villadiego Paternina ADVISORS Lesme Corredor Hugo Caballero

BAVARIA 216

AUTORES Daniel Arias Fonseca Juan Baron Bovea Sofía García Barreneche Neido Payares Ospino TUTOR Lesme Corredor ASESOR Arturo González Quiroga

PROYECTO 1 - INGENIERÍA MECÁNICA

DISEÑO TÉRMICO Y ESTRUCTURAL DE UN SISTEMA DE INTERCAMBIADORES DE CALOR QUE INCREMENTE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA DEL SISTEMA DE RECUPERACIÓN Y CONSUMO DE GAS CARBÓNICO EN LA CERVECERÍA BAVARIA Bavaria S.A, es la compañía cervecera más grande del país, la cual cuenta con sedes en gran parte del territorio nacional. Actualmente, la empresa en su sede en Barranquilla presenta una problemática que tiene que ver con la optimización y eficiencia energética en su planta de recuperación de CO2 de la fermentación. En dicho proceso, la empresa utiliza vapor para evaporar el gas licuado de los tanques de almacenamiento y amoniaco para enfriar la corriente de dióxido de carbono que proviene de la línea del compresor. El uso de estas dos sustancias, generan a la compañía un gasto elevado y generan un impacto ambiental alto. El presente proyecto, muestra el proceso de diseño de un sistema de intercambiadores de calor que permita el reemplazo parcial o totalmente el uso de vapor y amoniaco en la planta de recuperación de CO2, mediante el aprovechamiento de otros recursos energéticos. Comenzando por la descripción de la problemática, en la cual se identifica aquellos factores que afectan el problema. Seguido por el diseño de especificaciones, donde se detallan los aspectos que debe cumplir la solución planteada y la tecnología existente en el mercado para llevar a cabo el diseño. El diseño conceptual, el cual se realiza el planteamiento de alternativas de solución y la elección de esta, teniendo en cuenta criterios económicos, eficiencia energética y de factibilidad. Para el diseño térmico y mecánico, se presenta el dimensionamiento, escogencia de materiales, cálculo de espesores y simulaciones en softwares especializados. Además, el diseño básico del sistema de colectores solares y tanque de almacenamiento. Finalmente, se presenta el análisis financiero OPEX y CAPEX, el ahorro monetario que supone el remplazo de vapor y amoniaco y la viabilidad en cuanto a inversión del presente diseño.

BAVARIA

PROJECT 1 - MECHANICAL ENGINEERING

THERMAL AND STRUCTURAL DESIGN OF A HEAT EXCHANGERS SYSTEM TO INCREASE THE ENERGY EFFICIENCY OF CARBON DIOXIDE GAS RECOVERY AND CONSUMPTION SYSTEM AT BAVARIA BREWERY Bavaria S.A. is the largest brewing company in the country, which has offices in most of the national territory. Currently, the company at its headquarters in Barranquilla has a problem related to the optimization and energy efficiency in its plant for the recovery of CO2 from fermentation. In this process, the company uses steam to evaporate the liquefied gas from the storage tanks and ammonia to cool the carbon dioxide stream coming from the compressor line. The use of these two substances generates high costs for the company and has a high environmental impact. This project shows the design process of a system that partially or totally replaces the use of steam and ammonia in the CO2 recovery plant by using other energy resources. Starting with the description of the problem, which identifies the factors that affect this issue. Then followed by the design specifications, where the aspects that the proposed solution must comply with and the existing technology in the market to carry out the design are detailed. The conceptual design, in which the solution alternatives are proposed and chosen, considering economic, energy efficiency and feasibility criteria. For the thermal and mechanical design, the dimensioning, choice of materials, calculation of thicknesses and simulations in specialized software are presented. In addition, the basic design of the solar collector system and storage tank. Finally, the OPEX and CAPEX financial analysis, the monetary savings from the replacement of steam and ammonia and the investment feasibility of this design are presented.

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AUTHORS Daniel Arias Fonseca Juan Baron Bovea Sofía García Barreneche Neido Payares Ospino ADVISOR Lesme Corredor ADVISER Arturo González Quiroga

BAVARIA 218

AUTORES Carolay Cabrales Castro Juan Mendoza Cervantes Miguel Terán Romero TUTOR Lesme Corredor ASESORES Andrés Aldana Néstor Durango

PROYECTO 2 | PARTE 1 - INGENIERÍA MECÁNICA

DISEÑO DE UN SISTEMA DE CONTROL PARA LA OPTIMIZACIÓN ENERGÉTICA Y OPERACIONAL DEL SISTEMA PRINCIPAL DE BOMBEO DE AGUA POTABLE DE LA CERVECERÍA BAVARIA Los sistemas de bombeo de agua son usados ampliamente en la industria para refrigeración, producción, calefacción, limpieza y saneamiento, entre otros. Además de esto, se encuentran distribuidos para procesos masivos y de alto gasto energético. El presente proyecto tuvo como objetivo diseñar un sistema de control para la optimización energética y operacional del sistema principal de bombeo de agua de la Cervecería Bavaria. Para lograr esto, se propuso realizar una estrategia de control capaz de modificar las velocidades de los motores de bomba con el fin de obtener la mejor eficiencia posible. Para ello, se realizó en primera instancia un análisis económico de las pérdidas que se tienen actualmente por el uso de bombas sobredimensionadas y por la estrategia de control actual. Seguido a esto, se seleccionaron bombas centrífugas capaces de satisfacer las necesidades de flujo y presión teniendo en cuenta el registro histórico de funcionamiento de la planta y las zonas de trabajo más frecuente. Por último, se propuso dos modelos matemáticos regidos por ecuaciones de hidráulicas en Python y Simulink capaces de controlar las velocidades de bombas para obtener la mayor eficiencia posible y el menor consumo energético, y obtener los valores de presión requeridos por los procesos subsecuentes a la estación de bombeo en la cervecería. Como resultado, se obtuvieron modelos capaces de nivelar la frecuencia de bomba con niveles de presión aceptables y con un consumo eléctrico mejor. Asimismo, se pudo evidenciar la regulación de presión ante distintos niveles de flujo requerido por todos los procesos de planta. Por último, se comparó el error de velocidades obtenido entre los dos modelos arrojando valores menores al 0.5%. En conclusión, la estrategia de control propuesta en este estudio es capaz de ahorrar costos operacionales mayores al 40% de la energía eléctrica consumida acompañado de una selección de bombas con zonas de trabajo de alta eficiencia.

BAVARIA

PROJECT 2 | PART 1 - MECHANICAL ENGINEERING

DESIGN OF A CONTROL SYSTEM FOR THE ENERGY AND OPERATIONAL OPTIMIZATION OF THE MAIN DRINKING WATER PUMPING SYSTEM OF BAVARIA BREWERY Water pumping systems are widely used in industry for cooling, production, heating, cleaning and sanitation, among others. In addition to this, they are distributed for massive processes and high energy expenditure. The objective of this project was to design a control system for the energy and operational optimization of the main water pumping system of the Bavaria Brewery. To achieve this, it was proposed to carry out a control strategy capable of modifying the speeds of the pump motors in order to obtain the best possible efficiency. For this, an economic analysis of the losses that are currently due to the use of oversized pumps and the current control strategy was carried out in the first instance. Following this, centrifugal pumps capable of meeting the flow and pressure needs were selected, taking into account the historical record of plant operation and the most frequent work areas. Finally, two mathematical models governed by hydraulic equations in Python and Simulink were proposed, capable of controlling pump speeds to obtain the highest possible efficiency and the lowest energy consumption, and obtain the pressure values required by the processes subsequent to the station. pumping in the brewery. As a result, models capable of leveling the pump frequency with acceptable pressure levels and with better electrical consumption were obtained. Likewise, it was possible to demonstrate the pressure regulation at different levels of flow required by all plant processes. Finally, the speed error obtained between the two models was compared, yielding values less than 0.5%. In conclusion, the control strategy proposed in this study is capable of saving operating costs greater than 40% of the electrical energy consumed, accompanied by a selection of pumps with high-efficiency work zones.

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AUTHORS Carolay Cabrales Castro Juan Mendoza Cervantes Miguel Terán Romero ADVISOR Lesme Corredor ADVISERS Andrés Aldana Néstor Durango

BAVARIA 220

AUTORES Vanessa Picalua Parra Lesly Sierra Fontalvo Melany Vásquez López TUTOR Lesme Corredor ASESOR Néstor Durango

PROYECTO 2 | PARTE 2 - INGENIERÍA MECÁNICA

DISEÑO DE UNA ESTRATEGIA DE CONTROL PARA LA OPTIMIZACIÓN ENERGÉTICA Y OPERACIONAL DEL SISTEMA PRINCIPAL DE BOMBEO DE AGUA POTABLE EN BAVARIA Este documento presenta una propuesta de proyecto que tiene como objetivo la optimización energética y operacional del sistema de bombeo de agua potable de la cervecería Bavaria S.A. con sede en Barranquilla. La problemática que se busca resolver está generada alrededor de la disminución del consumo de agua potable que se ha dado en la planta a lo largo de los años, la cual repercute en el desempeño del sistema de bombeo actual dado que, además del sobredimensionamiento de las bombas, no se está considerando la eficiencia operacional de estas y, consecuentemente, del proceso. A partir de lo anterior, se seleccionó una alternativa que consiste en el cambio del sistema de bombeo y la implementación de una nueva estrategia para el sistema de control. En esta estrategia se tiene como objetivo determinar el punto de operación que satisfaga los requerimientos del usuario y la cantidad de bombas en uso. Además, se plantea el manejo en simultáneo de las bombas requeridas, variando sus velocidades de rotación en igual proporción. En el desarrollo de esta alternativa se encontró que la empresa presenta ciertas restricciones que deben considerarse tales como la disponibilidad de espacio y tiempo, y la necesidad de continuidad del proceso dentro de la planta. Para evaluar la efectividad del sistema de control propuesto se analizaron distintos escenarios en Simulink. Entre los resultados obtenidos se cumple que ante las distintas variaciones de presión la velocidad de rotación del motor cambia sin superar su velocidad de rotación nominal y teniendo en cuenta los límites de presión permisibles. A su vez, también se demuestra como la presión de la bomba se estabiliza ante dichos cambios de la demanda, manteniendo la presión de referencia y valores de eficiencia aceptables. Por otra parte, por medio de la evaluación económica de la alternativa desarrollada se pudo evidenciar un ahorro en el consumo energético, cumpliéndose así el objetivo de optimización planteado.

BAVARIA

PROJECT 2 | PART 2 - MECHANICAL ENGINEERING

DESIGN OF A CONTROL STRATEGY FOR THE ENERGY AND OPERATIONAL OPTIMIZATION OF THE MAIN DRINKING WATER PUMPING SYSTEM IN BAVARIA This document presents a project proposal whose objective is the energy and operational optimization of the drinking water pumping system of the Bavaria S.A. brewery established in Barranquilla. The problem that is sought to be solved is generated around the decrease in the consumption of drinking water that has occurred in the plant over the years, which affects the performance of the current pumping system given that, in addition to the oversizing of the pumps, the operational efficiency of these and, consequently, of the process is not being considered. Based on the above, an alternative was selected that consists of changing the pumping system and implementing a new strategy for the control system. The objective of this strategy is to determine the operating point that satisfies the user’s requirements and the number of pumps in use. In addition, the simultaneous management of the required pumps is proposed, varying their rotation speeds in the same proportion. In the development of this alternative, it was found that the company has certain restrictions that must be considered, such as the availability of space and time, and the need for continuity of the process within the plant. To evaluate the effectiveness of the proposed control system, different scenarios were analyzed in Simulink. Among the results obtained, it is fulfilled that in the face of different pressure variations, the rotational speed of the motor changes without exceeding its nominal rotational speed and taking into account the permissible pressure limits. At the same time, it is also shown how the pressure of the pump is stabilized in the face of these changes in demand, maintaining the reference pressure and acceptable efficiency values. On the other hand, through the economic evaluation of the developed alternative, it was possible to show a saving in energy consumption, thus fulfilling the proposed optimization objective.

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AUTHORS Vanessa Picalua Parra Lesly Sierra Fontalvo Melany Vásquez López ADVISOR Lesme Corredor ADVISER Néstor Durango

BAVARIA 222

AUTORES Heiner Quesada Araujo Gustavo Rincón Rojas Juan Sandoval Rodríguez Cristian Serrano Castilla TUTOR Lesme Corredor ASESORES Néstor Durango Heriberto Maury Antonio Bula

PROYECTO 3 - INGENIERÍA MECÁNICA

DISEÑO TÉRMICO Y ESTRUCTURAL DE UN ECONOMIZADOR PARA UNA CALDERA PIROTUBULAR ALIMENTADA CON GAS NATURAL El presente proyecto consiste en el diseño de un economizador para la recuperación del calor residual de los gases de escape de una caldera pirotubular alimentada con gas natural. Este diseño permitirá la reducción del consumo de gas natural de la caldera, reduciendo a su vez las emisiones de CO2. Los objetivos de este proyecto son el diseño térmico y mecánico del economizador para su instalación en la empresa BAVARIA S.A., Barranquilla. Para este proyecto, se comenzó por el entendimiento del problema de diseño y la definición de especificaciones basados en los requerimientos de la empresa. Las principales restricciones para el diseño del economizador estuvieron basadas en la caída de presión, la corrosión atmosférica y el costo del intercambiador. Posteriormente, se realiza un estudio de los principales proveedores de economizadores y modelos de calderas similares para establecer un estado de la técnica que permita formar las bases y limitaciones del proyecto. Consecutivamente, se realiza la generación de alternativas con base en el mercado y las distintas configuraciones existentes para los intercambiadores estudiados. Luego, se selecciona la alternativa más viable para el proyecto en términos de economía, caída de presión y mecánica del equipo. Finalmente, se realiza la revisión de normativas y códigos de ingeniería para el diseño térmico y mecánico de la alternativa escogida, así como el diseño a detalle del equipo y protocolos de fabricación. Se calculo un ahorro significativo de combustible con este diseño, representado en un retorno adecuado con base a los requerimientos de la empresa.

BAVARIA

PROJECT 3 - MECHANICAL ENGINEERING

THERMAL AND MECHANICAL DESIGN OF AN ECONOMIZER FOR A FIRE TUBE BOILER FIRED WITH NATURAL GAS This project consists of the design of an economizer for the recovery of residual heat from the exhaust gases of a fire tube boiler fueled with natural gas. This design will allow the reduction of the boiler’s natural gas consumption, in turn reducing CO2 emissions. The objectives of this project are the thermal and mechanical design of the economizer for its installation in the company BAVARIA S.A., Barranquilla. For this project, we began by understanding the design problem and defining specifications based on the company’s requirements. The main constraints for the economizer design were based on pressure drop, atmospheric corrosion and the cost of the heat exchanger. Subsequently, a study of the main suppliers of economizers and similar boiler models is carried out to establish an analysis of the technique that allows forming the bases and limitations of the project. Consecutively, the generation of alternatives is carried out based on the market and the different existing configurations for the exchangers studied. Then, the most viable alternative for the project in terms of economy, pressure drop and equipment mechanics is selected. Finally, the revision of regulations and engineering codes is carried out for the thermal and mechanical design of the chosen alternative, as well as the detailed design of the equipment and manufacturing protocols. Significant fuel savings were calculated with this design, represented by an adequate return on investment based on the company’s requirements.

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AUTHORS Heiner Quesada Araujo Gustavo Rincón Rojas Juan Sandoval Rodríguez Cristian Serrano Castilla ADVISOR Lesme Corredor ADVISERS Néstor Durango Heriberto Maury Antonio Bula

LITOPLAST 224

AUTORES xxxx

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TUTOR Lesme Corredor ASESOR xxxx

PROYECTO 1 - INGENIERÍA MECÁNICA