Tengo el placer de presentar los proyectos de Posgrados de la División de Ingenierías que fueron realizados en el Primer Semestre académico de 2024. La División de Ingenierías es una de las más robustas de la Universidad del Norte: cuenta con 6 programas de pregrados, 11 maestrías, y 5 doctorados. Además, un amplio portafolio de especializaciones que son ofrecidas desde la Dirección de Especializaciones de la Universidad.
En 2010 los seis programas de pregrado en Ingeniería: Civil, de Sistemas y Computación, Eléctrica, Electrónica, Industrial y Mecánica fueron acreditados por EAC (Engineering Accreditation Commission) de la agencia ABET Inc. (Accreditation Board for Engineering and Technology), de Estados Unidos. De esta forma, Uninorte se convirtió en la primera universidad en Colombia en obtener esta certificación y una de las cuatro en Latinoamérica. En el 2016 y 2022 obtuvieron la renovación de la acreditación ABET.
De igual manera, la mayoría de nuestros programas de posgrado cuentan con Acreditación de Alta Calidad ante el Consejo Nacional de Acreditación (CNA). Ellos son: Maestría en Gobierno de Tecnología Informática, Maestría en Ingeniería Administrativa, Maestría en Ingeniería Ambiental, Maestría en Ingeniería Mecánica, Maestría en Ingeniería de Sistemas y Computación, Maestría en Ingeniería Civil, Maestría en Ingeniería Industrial, Maestría en Ingeniería Electrónica, Maestría en Ingeniería Eléctrica y el Doctorado en Ingeniería Mecánica.
Los departamentos de la División de Ingeniería agrupan a 68 doctores y 17 magísteres los cuales han guiado, apoyado y estimulado el trabajo de los estudiantes. En cuanto a sus grupos de investigación, son 11, de los cuales 9 se encuentran en categoría A1, máxima distinción de MinCiencias para reconocer la calidad y pertinencia investigativa de la investigación en Colombia. La investigación que desarrollan estos grupos se destaca por la innovación y la vinculación a la industria, mediante proyectos universidad & empresa, y por su pertinencia en el entorno desde el Instituto de Estudios Hidráulicos y Ambientales (IDEHA), el Instituto de Desarrollo Sostenible (IDS), el Instituto de Desarrollo Sostenible y el Centro de Excelencia en Puertos, Transportes y Logística y el Observatorio del Rio Magdalena.
Cordialmente, Julián Arellana Decano de Ingenierías
PREFACE
I am pleased to present the Graduate Projects of the College of Engineering completed during the First Academic Semester of 2024. The College of Engineering is one of the most robust at Universidad del Norte, offering 6 undergraduate programs, 11 master's degrees, and 5 doctoral programs. Additionally, it features a broad portfolio of specializations offered through the University's Specializations Office.
Since 2010 the six Engineering programs: Civil, Systems and Computing, Electrical, Electronics, Industrial and Mechanical were accredited by EAC (Engineering Accreditation Commission) of the agency ABET Inc. (Accreditation Board for Engineering and Technology), of the United States. In this way, Uninorte became the first university in Colombia to obtain this certification and one of the four in Latin America. In 2016 and 2022 they obtained the renewal of ABET accreditation.
Mayority of the graduate programs have the Accreditation of High Quality by the National Accreditation Council (CNA). These are: Master in Government of Information Technology, Master of Engineering Management, Master in Ambiental Engineering, Master in Mechanical Engineering, Master in Systems and Computer Engineering, Master in Civil Engineering, Master in Industrial Engineering, Master in Electronics Engineering, Master in Electrical Engineering and Ph. D in Mechanical Engineering.
The departments of the College of Engineering bring together 68 doctors and 17 Masters who have guided, supported and stimulated the work of the students. As for its research groups, there are 11, of which 9 are in category A1, the highest distinction of MinCiencias to recognize the quality and research relevance of research in Colombia. The research carried out by these groups it stands out for its innovation and its links to industry, through university & business projects, and for its relevance in the environment from the Institute of Hydraulic and Environmental Studies (IDEHA), the Institute of Sustainable Development (IDS), the Institute of Sustainable Development and the Center of Excellence in Ports, Transport and Logistics and the Magdalena River Observatory.
Cordially,
Julián Arellana Dean of Engineering
MAESTRÍA EN INGENIERÍA AMBIENTAL
MASTER IN ENVIRONMENTAL ENGINEERING
MAESTRÍA EN INGENIERÍA AMBIENTAL
MASTER IN ENVIRONMENTAL ENGINEERING
Simulación en CFD de una trampa de grasa de bajo costo para aplicación en pequeñas industrias de alimentos
Análisis Costo Beneficio de un sistema de compostaje para aprovechar los residuos sólidos orgánicos generados en el Aeropuerto Ernesto Cortissoz de la ciudad de Barranquilla
Simulación
en CFD de una trampa de grasa de bajo costo para aplicación en pequeñas
industrias
de alimentos
Autor: Juan Fernando López Mendible
Tutor: Ingeniero Aymer Maturana Córdoba, PhD
A medida que aumenta el consumo global de alimentos, también se incrementa proporcionalmente la producción de estos, generando más residuos sólidos y líquidos. A pesar de contar con medidas de control y límites establecidos por organismos gubernamentales, esto suele convertirse en un problema cuando se aplica a pequeñas industrias que carecen de conocimientos, interés o recursos económicos para cumplir con los estándares ambientales. Esta situación conduce a problemas legales para estas industrias y preocupaciones ambientales. Por lo tanto, el presente estudio tiene como objetivo diseñar una trampa de grasas de bajo costo y alta eficiencia específicamente para pequeñas industrias de alimentos. El objetivo es contribuir a una gestión eficiente de residuos, mitigación de la contaminación y cumplimiento de los estándares ambientales en cuanto a aguas residuales se refiere. Inicialmente, se realizó un análisis detallado de las aguas residuales, seguido de una evaluación exhaustiva de las tecnologías y métodos de separación disponibles. Posteriormente, se diseñó un prototipo computacional de la trampa de grasas y se comparó con tres diseños alternativos. El proceso de diseño utilizó Dinámica de Fluidos Computacional (CFD), permitiendo una modelización precisa y eficiente. Durante el proceso de evaluación de alternativas, se observó que la opción seleccionada implicaba un aumento del 8% en los costos; sin embargo, este incremento representaba menos de $100,000 pesos colombianos. Esta asequibilidad permitió cumplir con las especificaciones técnicas sin limitaciones económicas significativas, consolidando así un diseño que equilibra de manera efectiva la viabilidad técnica y económica del proyecto.
Análisis Costo Beneficio de un sistema de compostaje para aprovechar los residuos sólidos orgánicos generados en el Aeropuerto Ernesto Cortissoz de la ciudad
de Barranquilla
Autor: Antonio Estefano Moscarella Bustamante
Tutor: Dayana Milena Agudelo Castañeda
La problemática de la generación de residuos sólidos orgánicos (RSO) no solo afecta a Colombia, sino que es un desafío global que ha adquirido gran relevancia en términos ambientales y de salud pública. Esto implica la introducción de tecnologías mejoradas y la promoción de conocimiento sobre su gestión y valor agregado; principalmente en los aeropuertos internacionales con alto flujo de pasajeros. Por lo tanto, el objetivo de esta investigación fue el de diseñar un sistema que permita producir compost a de los RSO residuos orgánicos generados en el aeropuerto Ernesto Cortissoz de la ciudad de Barranquilla con el fin de reducir significativamente este problema ambiental generado por el aumento diario de residuos sólidos y dar una solución eficiente desde un enfoque biológico que les dé un valor agregado a los residuos, sirviendo como compost para mejorar las propiedades de los suelos y disminuir los residuos de los vertederos, obteniendo beneficios sociales, económicos y ambientales. Para ello, se plantearon alternativas de diseño del sistema de compostaje con el fin de seleccionar el sistema de más adecuado; así como la evaluación de los costos y beneficios asociados al desarrollo sostenible. Con respeto a los costos asociados a la estructuración de la compostera, se identificó un potencial en la proyección del manejo de residuos dentro del Aeropuerto Internacional Ernesto Cortissoz, por medio del uso adecuado y controlado del lombricultivo, el cual, siguiendo los valores calculados, puede ser aplicado y mantenerse dentro del Planteamiento del PGIR del Proyecto y mantenerse inclusive en etapas posteriores a la reversión del contrato de concesión.
DOCTORADO EN INGENIERÍA MECÁNICA
Ph. D. in Mechanical Engineering
DOCTORADO EN INGENIERÍA MECÁNICA
Ph. D. in Mechanical Engineering
Análisis de la fluidodinámica del lecho toroidal en frío mediante técnicas PIV y perfiles de presión, usando biomasa lignocelulósica y sólidos inertes
Diseño de un proceso y un sistema de gestión energética aplicado a la integración de sistemas híbridos de generación eléctrica con hidrógeno como acoplador energético.
Análisis de la fluidodinámica del lecho toroidal en frío mediante técnicas PIV y perfiles de presión,
usando biomasa lignocelulósica y sólidos inertes
Autor: ARNALDO VERDEZA VILLALOBOS
Tutor: Antonio Jose Bula Silvera. Ph.D and Arturo González Quiroga. Ph.D
Esta tesis se centra en el análisis de la fluidodinámica del Lecho Fluidizado Rotativo (LFR), mediante la caída de presión y la velocidad superior del lecho, esta última obtenida haciendo uso de técnicas de velocimetría de partículas por imágenes (PIV). Inicialmente, se desarrolló una revisión bibliográfica que aborda los aspectos fundamentales de la fluidización y características técnicas del LFR, sentando las bases para el diseño de la unidad demostrativa. Durante esta fase, se identificó la carencia de criterios claros en relación con el diseño del distribuidor, específicamente el espacio anular. La siguiente fase contempló el diseño y construcción de la unidad demostrativa del LFR. La recámara principal se estableció con 0.26 m de diámetro interno y una altura 0.4 m. El distribuidor de 50 álabes de 2.0 mm de espesor, un ángulo de inclinación de 12°, envergadura de 14.4° y 7.2° de traslape. El programa experimental plantea investigar los patrones de flujo, caída de presión y perfiles de velocidad para el lecho, variando flujo de aire, masa de lecho y el área libre del distribuidor, cambiando el radio de cono ente 85 y 110 mm. Bajo estas condiciones, se caracterizó la fluidización de dos materiales, una biomasa y un material inerte: en este caso semillas de mostaza (Brassica hirta Moench), para las cuales se obtuvo una densidad aparente de 1125.5 kg/m3, de bulto 702.8 kg/m3, un diámetro de partícula de 1.44 mm y relación de aspecto de 1.10, y arena de sílice con densidad aparente de 2532.5 kg/m3, densidad de bulto 1209.4 kg/m3, diámetro de partícula de 1.86 mm y relación de aspecto de 1.45.
Diseño de un proceso y un sistema de gestión
energética
aplicado a la integración de sistemas híbridos de generación eléctrica con hidrógeno como acoplador energético.
Autor: ADRIANA FERNANDA RINCÓN MONTENEGRO
Tutor: Ph.D MARCO SANJUAN
A partir del análisis del contexto energético y la oportunidad de caminar hacia la sostenibilidad y transición energética, se definió diseñar y estudiar un sistema híbrido de generación eléctrica utilizando hidrógeno(H2) como acoplador y vector de almacenamiento energético. La relevancia y pertinencia de dichos sistemas radican en el ajuste a las realidades de la región donde se aplica, en el caso específico la región caribe cuenta con el potencial a nivel de disponibilidad y aprovechamiento de la diversidad de recursos renovables no convencionales, así como también los desarrollos tecnológicos y políticas gubernamentales que se mencionan con más detalle adelante; permitiendo así, que la generación en el país se alineé con las tendencias de investigación mundial. Para el diseño conceptual del sistema hibrido propuesto, se construyeron y evaluaron alternativas que aprovechan las oportunidades para cubrir el contexto de transición en el país. Esto se llevó a cabo a través del desarrollo de una metodología de diseño la cual se basa en la exploración y definición de necesidades de cambio que conllevan retos donde las alternativas propuestas dan solución, estas alternativas consideran diferentes criterios como lo son el técnico, capacidad instalada, disponibilidad y el contexto de oportunidad, generando sistemas que fomentaban la transición y sostenibilidad energética, hasta llegar a la alternativa definitiva la cual se dimensionó y gestionó. Para el dimensionamiento se evaluaron diferentes sistemas híbridos de generación de energía y un vector energético no convencional. Partiendo del modelado con ecuaciones fundamentales (balance de masa y energía) y fenomenológicas para los diferentes subsistemas que conforman el sistema hibrido, se simularon los subprocesos con los softwares EES (Engineering Equation Solver) y Simulink, posteriormente se generaron tablas paramétricas de estos procesos y se realizó la integración a través del software Matlab, obteniendo así los escenarios de transición (sistemas híbridos), dentro de los cuales se definieron distintas configuraciones, i.e., capacidad del proceso instalado, que cuales son evaluadas con distintas condiciones de demanda, disponibilidad de recurso solar y relaciones de operación de los proceso. Se hace una valoración a cada sistema teniendo en cuenta criterios económicos, ambientales, sociopolíticos y técnicos. Esta valoración se hace con un método de toma de decisiones multicriterio (MCDM, por sus siglas en inglés) llamado técnica de orden de preferencia por similitud con la solución ideal (TOPSIS, por sus siglas en inglés), implementado en el software Rstudio. Esta evaluación multicriterio tiene como primer objetivo encontrar las dimensiones óptimas para cada escenario de transición evaluando todas las configuraciones obtenidas y calculando los criterios MCDM, para luego encontrar el óptimo entre los sistemas evaluados, determinando así cuál es el mejor de éstos. Los resultados de la evaluación arrojaron que el mejor escenario de transición fue el 3, el cual está compuesto por todos los subsistemas integrados, como se propuso al inicio de la investigación de la tesis.
MAESTRÍA EN SISTEMAS INTEGRADOS DE GESTIÓN
MASTER IN INTEGRATED MANAGEMENT SYSTEMS
MAESTRÍA EN SISTEMAS INTEGRADOS DE GESTIÓN
Master in Integated Management Systems
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Diseño De Un Sistema Integrado De Gestión Para La Empresa Asesores Integrales, Basado En la ISO 9001 y La Resolución 0312 De 2019.
Diseño De Un Sistema
Integrado De Gestión Para La Empresa Asesores Integrales, Basado En la ISO 9001 y La Resolución 0312 De 2019.
Autor: Jonathan Andrés Albor Márquez
Tutor: Carmen Berdugo Correa
La empresa Asesores Integrales tiene más de 11 años de experiencia en el mercado y ha identificado la necesidad de diseñar, implementar y mejorar continuamente un sistema integrado de gestión para aumentar la productividad y rentabilidad de la empresa. Actualmente, la mayoría de las empresas están en búsqueda de obtener, no solo la eficacia de sus procesos para lograr servicios o productos que satisfagan las rigurosas necesidades y expectativas de sus clientes, sino que también buscan que dicha gestión se realice en ambientes seguros y saludables para todas las partes interesadas. Desde el año 2015, cuando la ISO estandarizó la estructura documental de sus normas certificables (9001, 14001 y 45001), las empresas entendieron que era posible que los sistemas de gestión se integrarán en uno solo para interconectar entre ellos los procesos de toda la empresa. Este proyecto tiene como fin diseñar un sistema integrado de gestión basado en la ISO 9001 y la resolución 0312 de 2019, teniendo en cuenta 1) la identificación de los requisitos del sistema de gestión de calidad y del sistema de gestión de seguridad y salud en el trabajo a partir de la revisión bibliográfica con el fin de evaluar a la empresa; 2) el diagnóstico de los requisitos de la empresa basado en las listas de chequeo normativas y legales con el fin de identificar las brechas; 3) el diseño de los procesos, procedimientos mediante el ciclo PHVA para garantizar la estandarización y por último, 4) el diseño del plan de implementación del sistema de gestión integrado de la empresa para garantizar el cumplimiento y mejora continua para la empresa. Lo anterior como estrategia para reducir los niveles de accidentalidad de la empresa, garantizar a las partes interesadas condiciones saludables, prestar servicios con altos estándares de calidad, aumentar la rentabilidad y la confianza de sus clientes.
MAESTRÍA EN INGENIERÍA ADMINISTRATIVA
MASTER IN ENGINEERING MANAGEMENT
MAESTRÍA EN INGENIERÍA ADMINISTRATIVA MASTER IN ENGINEERING MANAGEMENT
Diseño De Un Modelo De Seguimiento Y Control Para La Fase De Ejecución De Proyectos de La Concesión Cartagena Barranquilla S.A.S. Basado En La Metodología De Gestión De Valor Ganado.
Diseño e Implementación de un Plan de Mejoramiento para el Proceso de Carga Granel del Puerto de Barranquilla basado en la Metodología Lean Manufacturing.
Diseño de una metodología de toma de decisiones en las proyecciones de venta del área de consumo en la empresa Meico S.A.
Diseño de un Plan de Marketing para la Empresa de Compraventas Unicash S.A., basado en la metodología de José M. Sainz, en Barranquilla.
Diseño y validación de estrategias para la reduccion de liberaciones de rappitenderos basadas en lean six sigma.
Diseño de un plan de mejora para la fabricación de balanceados para animales bajo la aplicación del modelo DMAIC en la empresa Agrifeed S.A.S.
Diseño De Un Modelo De Seguimiento Y Control Para La Fase
De Ejecución De Proyectos de La Concesión Cartagena Barranquilla
S.A.S. Basado En La Metodología De Gestión De Valor Ganado.
Autores: Jeimmy Andrea Suárez Ramírez, Luis Enrique González Lozano
Tutor: Carmen Regina Berdugo Correa.
El trabajo de Grado se centra en el diseño de un modelo de seguimiento y control basado en la metodología de Gestión de Valor Ganado (EVM) para optimizar la fase de ejecución de proyectos en Concesión Costera, una empresa dedicada a la construcción de infraestructura vial. El problema identificado se centra en la falta de métricas de control eficientes y en la limitada rentabilidad de los proyectos, lo que ha impactado negativamente el desempeño de la empresa en términos de cumplimiento de plazos y presupuestos. El propósito fundamental del estudio es crear un modelo adaptado a las necesidades específicas de Concesión Costera Cartagena Barranquilla S.A.S., permitiendo un control más riguroso y efectivo de los proyectos en ejecución. Para lograr este objetivo, se desarrolló una metodología estructurada que incluye varias etapas clave: Diagnóstico de la situación actual: Se realizó un análisis exhaustivo de las prácticas actuales de seguimiento y control de la empresa utilizando la matriz Vester, que identificó las principales causas de sobrecostos y retrasos. El diagnóstico reveló que la principal debilidad radica en la calidad del seguimiento y control de los proyectos, superando a otros factores como la capacitación del personal y la disponibilidad de herramientas tecnológicas. Recolección de información: Se realizaron encuestas y entrevistas para recopilar datos de los empleados de la empresa, identificando áreas críticas que requieren mejoras. Además, se llevó a cabo un análisis comparativo de las metodologías de gestión de proyectos utilizadas en la industria, como la metodología ágil, el método de la ruta crítica (CPM), y el modelo Lean Construction. Se concluyó que la metodología EVM es la más adecuada para la empresa debido a sus beneficios en la medición del rendimiento del proyecto. Diseño del modelo: Con base en los resultados obtenidos, se desarrolló un modelo de seguimiento y control que incorpora la metodología EVM. Este modelo incluye herramientas para la medición precisa del progreso y la rentabilidad de los proyectos, así como indicadores clave de rendimiento (KPIs) que permiten un seguimiento detallado y proactivo. Además, el estudio llevó a la creación de formatos específicamente diseñados para facilitar el seguimiento y control, que son de fácil diligenciamiento y generan informes gerenciales semanales. Estos formatos agilizan el proceso de monitoreo, haciéndolo accesible y eficiente, al tiempo que proporcionan información crucial para la toma de decisiones. Los resultados del estudio indican que la implementación del modelo propuesto mejorará significativamente la eficiencia operativa de la empresa, permitiendo un mejor control interno, optimización de recursos, y una reducción de sobrecostos y retrasos.
Diseño e Implementación de un Plan de Mejoramiento para el Proceso de Carga Granel del Puerto de Barranquilla
Las organizaciones utilizan herramientas de excelencia operacional para mejorar el desempeño y cumplir con sus objetivos estratégicos. El Puerto de Barranquilla se centra en la mejora continua de sus actividades para cumplir con sus metas, satisfacer necesidades de partes interesadas y fortalecer su posicionamiento en el ámbito portuario. Con el desarrollo de este proyecto, se diseñó e implementó un plan de mejoramiento para el proceso de carga granel del Puerto basado en la metodología Lean Manufacturing con el fin reducir el desperdicio en las actividades del proceso y mejorar el desempeño. El proyecto se dividió en cinco etapas. La primera etapa implicó un diagnóstico para analizar el estado actual del proceso. La segunda se enfocó en priorizar las oportunidades de mejora. La tercera consistió en diseñar el plan de mejoramiento. La cuarta se centró en la implementación de pilotos y la quinta se enfocó en el seguimiento y mejora del proceso. Los principales resultados incluyeron el apoyo y participación del equipo, la identificación de los principales desperdicios y 32 oportunidades de mejora. Se diseñó una metodología de priorización basada en impacto y facilidad de implementación, y un plan de mejoramiento con 12 iniciativas de alta prioridad, 14 de prioridad media y 7 de baja prioridad. Se creó un VSM futuro que prevé reducir el tiempo de ciclo en un 51% y los desperdicios en un 82%. También se seleccionaron seis iniciativas piloto y se diseñó un sistema de medición, seguimiento y control para evaluar la efectividad del plan de mejora.
Diseño de una metodología de toma de decisiones en las proyecciones de venta del área de consumo en la empresa Meico S.A.
Autor: Gustavo Adolfo Oñate Mieles
Tutor: Rita Patricia PeñaBaena Niebles
El proyecto se centra en diseñar una metodología meticulosa y sistemática diseñada específicamente para abordar la problemática actual en las proyecciones de ventas del área de consumo de la empresa Meico. La implementación de esta metodología no solo permite una identificación precisa de variables críticas, sino que también agiliza la capacidad de adaptación ante los dinámicos cambios del mercado, reforzando así el proceso de toma de decisiones. El uso organizado de estos procedimientos se manifiesta en la reducción de sobrecostos relacionados con inventarios excesivos, productos obsoletos y pérdidas por vencimientos. Este enfoque estratégico conlleva a una mejora continua y sustancial, incrementando el valor agregado y la competitividad. Representa un paso audaz hacia la excelencia operativa y el liderazgo en el mercado. Al implementar esta metodología innovadora, la compañía. no solo logrará una gestión más eficiente de sus proyecciones de ventas, sino que también sentará las bases para una cultura empresarial dinámica y adaptable. Este enfoque proactivo hacia la mejora continua no solo fortalecerá la posición de la empresa en el mercado actual, sino que también la preparará para enfrentar con éxito los desafíos y oportunidades futuros. En resumen, la implementación de esta metodología marcará un hito significativo en el camino hacia el éxito sostenible y la excelencia empresarial de Meico.
Diseño de un Plan de Marketing para la Empresa de Compraventas Unicash S.A., basado en la metodología de José M. Sainz, en Barranquilla
Autor: Luis Paternina, Vladimir Varela
Tutor: Carmen Regina Berdugo Correa
En el presente trabajo se muestra las etapas metodológicas por la que se debe pasar para la realización de un plan de marketing con enfoque estratégico, mediante la metodología de José M. Sainz, para la empresa de compraventa Unicash S.A ubicada en la ciudad de Barranquilla-Colombia, considerando un entorno externo de estancamiento económico que puede estar relacionado a un aumento de las ventas del presente negocio. Se tiene en cuenta que la empresa no cuenta con estrategias definidas ni recolección de datos de su clientela, por lo que los instrumentos para obtener información de los usuarios deben ser levantados por los autores del presente documento, con el propósito de continuar con su análisis, definición de objetivos empresariales y planteamiento de estrategias que contribuyan a fortalecer las ventajas de la empresa dentro del contexto de los clientes de compraventa en la ciudad. Una vez establecido el plan de marketing, la empresa puede tomar ventaja de la información proveída, pero también con la posibilidad de adaptar sus estrategias al contexto regional, haciendo que la ventaja competitiva no solo sea aplicada en la actual situación, sino también ajustable a cualquier otra, todo esto a partir de la información recolectada y analizada en el presente proyecto.
DISEÑO Y VALIDACIÓN DE ESTRATEGIAS
PARA LA REDUCCION DE LIBERACIONES
DE RAPPITENDEROS
BASADAS EN LEAN SIX SIGMA.
Autor: Miguel María Zapata Trocha
Tutor: Carmen Regina Berdugo Correa
Esta investigación aborda el problema de las demoras en la liberación de órdenes por parte de los Rappitenderos, un factor que afecta negativamente la eficiencia operativa de Rappi. El objetivo principal es desarrollar una propuesta basada en la metodología Lean Six Sigma para identificar las causas raíz de estas demoras y diseñar estrategias efectivas para su mitigación. La investigación se estructura en cinco objetivos específicos: definir la problemática, identificar las causas fundamentales, formular estrategias de solución, validar estas estrategias mediante pruebas piloto y establecer sistemas de control para mantener las mejoras a largo plazo. La implementación de esta propuesta ha demostrado ser efectiva en la reducción de los tiempos de liberación, mejorando tanto la eficiencia operativa como la satisfacción del cliente.
Diseño de un plan de mejora para la fabricación de balanceados para animales bajo la aplicación del modelo DMAIC en la empresa Agrifeed S.A.S.
Autor: Lucy Margarita Jiménez García, Braulio José Mendoza Agudelo
Tutor: Carmen Regina Berdugo Correa
La presente investigación aborda la problemática existente en los procesos de fabricación de alimentos balanceados para animales, identificando retrasos en las entregas, carencia de estándares claros de calidad y un constante aumento en los costos operativos. Ante esta situación, se propone una solución mediante el desarrollo de un plan de mejoras basándonos en la metodología DMAIC. Este enfoque busca diseñar estrategias que permitan identificar, analizar, mejorar y mantener los procesos de fabricación, asegurando estándares de calidad consistentes y eficiencia operativa. La metodología DMAIC se utilizará para abordar los problemas identificados, estableciendo etapas específicas: Definir, Medir, Analizar, Mejorar y Controlar. Estas etapas permitirán identificar las áreas de mejora, medir la variabilidad, analizar las causas fundamentales de los problemas, desarrollar mejoras y establecer un sistema de control para mantener los estándares alcanzados.
Los aportes y resultados esperados incluyen un plan de mejoras que contribuyan a la reducción en los retrasos en la entrega de pedidos, una mejora en los estándares de calidad, una disminución en los costos operativos, así como un aumento en la eficiencia y satisfacción del cliente. Además, se espera establecer el diseño de un sistema de control efectivo y las mejoras a lo largo del tiempo, asegurando estándares consistentes en la producción de alimentos balanceados para animales.
MAESTRÍA EN INGENIERÍA MECANICA
MASTER IN MECHANICAL ENGINEERING
MAESTRÍA EN INGENIERÍA MECANICA
MASTER IN MECHANICAL ENGINEERING
Optimización experimental de accionamientos rápidos de avance incremental ante pérdida de sincronismo mediante perfiles de velocidad comandados en condiciones de alto régimen dinámico.
Analysis and design of Gas-Solid Centrifugal Contactors based on angular momentum balance
Análisis técnico-económico para la sustitución parcial de diésel por hidrógeno de origen renovable en grandes máquinas mineras
El papel de la electrificación del transporte terrestre en la integración de energías renovables en colombia: análisis de escenarios futuros.
Experimental and Numerical Study of the Swirling Fluidized Bed Hydrodynamics
Evaluación de la vulnerabilidad energetica de los departamentos de Colombia, a traves de la construcción y aplicacion de un índice multidimensional
OPTIMIZACIÓN EXPERIMENTAL DE ACCIONAMIENTOS RÁPIDOS
DE AVANCE INCREMENTAL ANTE PÉRDIDA DE SINCRONISMO
MEDIANTE PERFILES DE VELOCIDAD COMANDADOS EN CONDICIONES
DE ALTO RÉGIMEN DINÁMICO.
Autor: Oscar Antonio Barros Ballesteros
Tutor: Heriberto Maury Ramírez, Ph.D
En este trabajo se plantea la optimización del desempeño de motores Paso a Paso (P-P) o de avance incremental mediante la obtención de perfiles de velocidad y sus características correspondientes, ajustadas a la dinámica de la carga, tales que permitan la ejecución de movimientos con la mínima pérdida de pasos, el mayor aprovechamiento del par disponible y por ende, con una mayor eficiencia y aprovechamiento energético. Se desarrolla un concepto denominado constante de tiempo equivalente del circuito de potencia que permite establecer un enfoque práctico para estimar las curvas de régimen sincrónico Pull-Out (Curvas características de Par vs. Frecuencia) en términos de los parámetros eléctricos del motor y el circuito de potencia. El modelo planteado se valida a partir de los datos experimentales obtenidos en un banco de pruebas diseñado y configurado para el desarrollo de la investigación. Al Plantear un modelo de la dinámica del sistema, combinando el comportamiento expresado en las curvas de Pull-Out con las características de la carga en forma adimensional, se obtiene una ecuación diferencial a partir de la cual se deriva la solución para la forma del perfil óptimo y los valores límite para los parámetros cinemáticos como velocidad máxima y tiempo de aceleración. El punto de partida para abordar el problema de investigación consiste en la revisión del estado del arte sobre las técnicas empleadas en la actualidad para la optimización del desempeño de motores P-P ante el problema de pérdida de sincronismo. La ejecución de experimentos sigue a la etapa de diseño experimental en la que, además, se desarrolla un sistema de adquisición y registro de varables cinemáticas con gran precisión en condiciones de alto régimen dinámico. La variable objetivo en el procedimiento experimental es la pérdida de pasos del accionamiento. Posteriormente, en la etapa de análisis de resultados se verifican los supuestos del modelo planteado durante el diseño de experimentosy se procede con la optimización de la variable de interés logrando minimizar la pérdida de pasos y obteniendo un bajo error de posicionamiento para perfiles exponenciales, comparados con otros perfiles de amplio uso. Finalmente, se formula la metodología para la selección de perfiles de velocidad que mitiguen el efecto de pérdida de sincronismo en los motores P-P estudiados.
Analysis and design of Gas-Solid Centrifugal Contactors based on angular momentum balance
This thesis focuses on developing analytical models based on angular momentum balances to support the analysis, design, and scaling of gas-solid centrifugal contactors, specifically Gas-Solid Vortex Reactors and TORBED chambers. A review of existing models demonstrated their capability to predict hydrodynamic behavior in systems like Cyclones and Vortex Reactors without requiring complex calculations. A new angular momentum model for Gas-Solid Vortex Reactors was formulated, validated with experimental data, and shown to predict solids bed dynamics with an error margin within 10%. Sensitivity analysis revealed that end-wall boundaries significantly affect the solids bed’s angular velocity compared to other flow boundaries. For TORBED chambers, a novel elliptical blade design model was developed, addressing knowledge gaps such as the lack of precise blade design guidelines and the impact of design variations on performance. Compared to existing models, the new design proved more accurate and versatile, highlighting the influence of blade twist and horizontal inclination angles on distributor performance. Additionally, an angular momentum model for TORBED chambers was derived, using findings from the blade design model to describe flow boundary resistances. Together, these models provide efficient, cost-effective alternatives to experimental and CFD methodologies for predicting key hydrodynamic variables.
ANÁLISIS TÉCNICO-ECONÓMICO PARA LA
SUSTITUCIÓN PARCIAL DE DIÉSEL POR HIDRÓGENO DE
ORIGEN RENOVABLE EN GRANDES MÁQUINAS MINERAS
Autor: DANIEL EDUARDO CAVADÍA SUÁREZ
Tutor: LESMES ANTONIO CORREDOR MARTÍNEZ, Ing., Ph.D.
Los camiones transportadores mineros se caracterizan por la alta variabilidad en su ciclo de operación, lo que se refleja en consumos de combustible en el rango de 25 a 40 gal/h. De esta manera, se presentan desafíos relacionados con la gestión de este consumo requiriendo estrategias efectivas para optimizar la eficiencia energética operativa. La presente investigación planteó un análisis tecno-económico para la sustitución parcial de diésel por hidrógeno obtenido mediante energía solar fotovoltaica en grandes camiones transportadores mineros, con el objetivo de evaluar la viabilidad del hidrógeno como combustible de operación en modo dual del motor diésel. Para ello, mediante revisión de la literatura se obtuvieron los modelos que satisfacen la producción energética de hidrógeno de forma renovable por medio de radiación solar, acoplamiento directo a electrolizadores de membrana de intercambio de protones (PEM), acumulación de forma comprimida y suministro al camión minero. La investigación se caracterizó en primera medida por el análisis técnico con el que se buscó evaluar las restricciones operacionales asociadas al uso de hidrógeno en el camión y el planteamiento de los diferentes modelos energéticos para la producción del hidrógeno mediante energía fotovoltaica. En el análisis económico se realizó la evaluación del costo nivelado de hidrógeno (LCOH) y el costo de hidrógeno puesto en el camión (COOBH) determinado según el requerimiento del camión minero y el análisis comparativo a partir de escenarios económicos del precio energético internacional de diésel. El análisis ambiental se enfocó en el ahorro de emisiones de CO2 del camión minero con la sustitución parcial del hidrógeno y la determinación de un posible impuesto a las emisiones equivalentes de CO2 con el fin de equilibrar la viabilidad del COOBH en la máquina. Los resultados muestran que anualmente en la zona minera se obtuvieron aceptables índices de energía producida por el sistema solar fotovoltaico. Por otro lado, el análisis económico permitió obtener un LCOE de 65.53 USD/MWh, un LCOH de 5.74 USD/kgH2 y un COOBH de 9.42 USD/kgH2 con la sustitución parcial en términos energéticos del 7.7% para un camión con un consumo de 30 gal/h. Con estos valores se realizó el análisis comparativo de escenarios del precio de diésel y, por último, el análisis ambiental con el que se estimó una tasa de ahorro de emisiones de 23.68 kg-CO2 por cada hora de operación del camión minero.
EL PAPEL DE LA ELECTRIFICACIÓN DEL TRANSPORTE TERRESTRE
EN LA INTEGRACIÓN DE ENERGÍAS RENOVABLES EN COLOMBIA:
ANÁLISIS DE ESCENARIOS FUTUROS
Autor: Andrés André Camargo Bertel
Tutor: Prof. Dr. Ing. Oscar Pupo Roncallo, Prof. Dr. Ing. Arturo González Quiroga
En los últimos años, la electrificación del sector transporte y la integración de energías renovables se han convertido en piezas clave para descarbonizar los sistemas energéticos y diversificar la matriz energética, haciéndola más sostenible y segura. En el caso de Colombia, la adopción de vehículos eléctricos (EVs) ha sido mínima, presentando desafíos significativos para su implementación. Paralelamente, la integración de energías renovables variables ha experimentado un crecimiento para diversificar una matriz energética históricamente dominada por hidroeléctricas. Sin embargo, la incorporación de mayores proporciones de energía solar y eólica ha sido lenta. Por lo tanto, es necesario explorar alternativas para la integración de energías renovables y la adopción de EVs en el sistema energético nacional. Este estudio evalúa el impacto de la electrificación del transporte terrestre en la integración de fuentes de energía renovables no convencionales para la mitigación de emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI) en el sistema energético de Colombia hacia 2030 y 2050, utilizando la herramienta EnergyPLAN. El análisis se dividió en tres objetivos: construir un escenario de referencia, proponer escenarios futuros y evaluar el impacto de la electrificación del transporte en la transición energética hacia 2030 y 2050. Los resultados muestran que el incremento de EVs contribuye a la mitigación de emisiones de GEI. Según el escenario propuesto para 2030, basado en las proyecciones del país, se podría reducir las emisiones de GEI en un 4.2%, y para 2050, en un 15%. En un escenario ideal con un 100% de EVs a 2050, las emisiones de GEI podrían disminuir hasta en un 35%.
Experimental and Numerical Study of the Swirling Fluidized Bed Hydrodynamics
Tutor: Arturo González Quiroga, PhD - Antonio José Bula Silvera, PhD
Process intensification (PI) is a design strategy that pursues novel solutions to improve energy efficiency, cost-effectiveness, and enhance other qualities. PI in the gas-solid field involves enhancing mass, momentum, and heat transfer rates, thereby maximizing production capacity per size of installation. Gas-solid processes are commonly conducted in conventional fluidized beds for different industrial applications and processes, such as heating, drying, separation, or reactions. This work involves a swirling fluidized bed (SFB), which is a variation of the fluidized bed where the fluidization fluid introduces a swirling motion to particles and generates a centrifugal bed. The SFB achieves a more uniform bed, higher transfer rate, and shorter processing time than the conventional fluidized bed. The SFB performance is related to its hydrodynamics. This research studies the hydrodynamics of SFBs through experiments and numerical simulations. First, a literature overview of SFBs was performed to support experimental and numerical procedures. Second, an experimental study of an SFB was conducted to characterize its hydrodynamic behavior. The experimental study measured the bed pressure drop and the tangential velocity of solids using pressure gauges and particle image velocimetry (PIV). The experimental study was conducted with varying bed mass over a wide air volumetric flow rate range. Besides, the study includes two gas distributor configurations to corroborate the SFB behavior. The numerical study was performed using a computational fluid dynamic (CFD) simulation. The CFD simulation was computed in the open-source software OpenFoam V10 using the multiphaseEulerFoam solver. The CFD simulation was validated using the mean bed solids velocity obtained via PIV. The validation process includes the test of different combinations of specularity coefficients. A grid converge index study was also performed to check the field's convergence. The grid convergence study was conducted for solid azimuthal velocity fields. Finally, a CFD-based analysis was performed to gain insights into the influence of the inner wall height on bed hydrodynamics and proposed a design recommendation regarding bed uniformity. The experimental results include the minimum fluidization velocity, identification of SFB flow regimes and bed solids velocity, and testing of a previously proposed angular momentum model. The experimental results reveal a plausible alternative to locate the minimum fluidization velocity and the SFBs flow regimes using the standard deviation of the bed pressure drop signal, which is made in conventional fluidized beds. The SFB flow regimes were identified and showed good agreement with previous studies. Besides, the angular momentum model shows promising results for future works.
Autor: Germán Jose Jiménez De La Hoz
Evaluación de la vulnerabilidad energetica de los departamentos de Colombia, a trave s de la construcción y aplicacion de un índice multidimensional
Autor: Ovidia Rosa Jimenez Jimenez
Tutor: Mauricio Yilmer Carmona García Ph.D.
La pobreza, la vulnerabilidad y la resiliencia en el a mbito energe tico son conceptos que han tenido un creciente intere s en la mayorí a de los paí ses alrededor del mundo. Por ello, estos te rminos aparecen cada vez ma s en informes gubernamentales e investigaciones cientí ficas. La energí a es un factor clave para el desarrollo social y econo mico de los paí ses, por lo que garantizar el acceso a ella de forma segura, confiable y sostenible es actualmente una prioridad. El estudio de la vulnerabilidad energe tica se realiza con el fin de identificar y abordar las causas multidimensionales de los problemas energe ticos que puede presentar una poblacio n o territorio. Colombia es un paí s en desarrollo y que cuenta con una gran diversidad geogra fica y demogra fica, por ende, es oportuno evaluar constantemente su grado de vulnerabilidad energe tica, teniendo en cuenta todas las particularidades de sus territorios y de su sistema energe tico. Sin embargo, en la actualidad no se cuenta con una herramienta que permita reconocer la situacio n de vulnerabilidad energe tica de los diferentes departamentos del paí s, lo que permitirí a a futuro enfocar polí ticas de gestio n energe tica entre gobernaciones nacionales y locales. Este proyecto evalu a la vulnerabilidad energe tica de los departamentos de Colombia, a trave s del desarrollo y aplicacio n de un í ndice multidimensional que permite identificar las a reas del paí s con mayores riesgos en relacio n con las caracterí sticas energe ticas del paí s. Para lograr esta evaluacio n se llevaron a cabo cuatro etapas. En la primera fase se identifican aquellas dimensiones y factores que se encuentran relacionados a la vulnerabilidad energe tica, permitiendo la seleccio n de diversos indicadores que conformaron dicho í ndice, teniendo presente su relevancia y pertinencia en el contexto de los departamentos de Colombia. En la segunda fase se construye el í ndice multidimensional con los datos recopilados, a trave s de diferentes entidades gubernamentales de los departamentos del paí s. Se trataron los datos faltantes y se aplica el me todo de Rango Ínter Cuartil para el tratamiento de datos atí picos. Asimismo, se realiza un ana lisis multivariado para asegurar la confiabilidad de un conjunto de datos, en donde se utiliza el í ndice Alfa de Cronbach para comprobar la consistencia de los datos como conjunto y se verificaron las correlaciones entre los indicadores asociados con la vulnerabilidad energe tica, a trave s de la medida de rho de Spearman. Como u ltimos pasos para la construccio n del í ndice se utiliza el me todo de mí n-ma x para la normalizacio n del conjunto de datos obtenidos, se crea un perfil de asignacio n de pesos relativos para las dimensiones y los indicadores seleccionados basado en una opinio n subjetiva fundamentada en diferentes investigaciones especializadas, y se implementa una funcio n aditiva como me todo de agregacio n de indicadores. En la tercera etapa se implementa el í ndice propuesto y se establece el ranking de los departamentos, siendo los valores ma s altos aquellos que cuentan con una mayor vulnerabilidad. De igual forma, se realiza un ana lisis de sensibilidad, mediante la creacio n de distintos escenarios de ponderacio n para asegurar la robustez del í ndice. Tambie n, se propone un me todo de clasificacio n de niveles de vulnerabilidad cuyos resultados se presentan en una visualizacio n espacial. Por u ltimo, se realizo un ana lisis para la identificacio n de los departamentos con mayor vulnerabilidad y los factores que los afectan en mayor medida, estableciendo así un diagno stico de la situacio n actual del paí s con respecto al tema.
