Revista UIS Ingenierías

Análisis de marcha de una persona con muleta de manos libres usando el programa Kinovea

Thu, 19 May 2022 00:00:00 +0000

La marcha humana es una serie de movimientos de las extremidades inferiores y del tronco para desplazar el cuerpo hacia adelante, y puede verse afectada por el uso de prótesis y órtesis. Se construyó una muleta manos libres como alternativa a las muletas convencionales, la cual presenta problemas en algunas partes de su diseño y requiere un análisis de marcha, el cual se realiza utilizando el software Kinovea comparando tres situaciones: marcha normal, utilizando la órtesis y acompañando el dispositivo de un bastón canadiense. Se aprecia que hay anormalidades al utilizar la órtesis comparado con la marcha normal, las cuales se corrigen levemente con el apoyo auxiliar del bastón. Se concluye que la órtesis es deficiente en su ciclo de marcha, por lo que se propone hacerle cambios estructurales. Desarrollar esta muleta de manos libres mejorará la calidad de vida de pacientes con lesiones en el miembro inferior.

Segmentación de imágenes mediante agrupación espectral y medida de similaridad difusa

Wed, 22 Jun 2022 00:00:00 +0000

En los algoritmos de segmentación de imágenes mediante agrupamiento espectral, debido al tamaño de las imágenes, la carga computacional para la construcción de la matriz de similitud y la solución al problema de valores propios para la matriz laplaciana son altos. Además, la medida de similitud más utilizada es el kernel gaussiano, el cual presenta problemas con distribuciones de datos irregulares. Este trabajo propone realizar una presegmentación o diezmado mediante superpíxeles con el algoritmo Simple Linear Iterative Clustering, para disminuir el costo computacional y construir la matriz de similaridad con una medida difusa basada en el clasificador Fuzzy C-Means, que proporciona al algoritmo una mayor robustez frente a imágenes con distribuciones complejas; mediante agrupamiento espectral se determina la segmentación final. Experimentalmente, se comprobó que el enfoque propuesto obtiene segmentaciones adecuadas, buenos resultados de agrupamiento y una precisión comparable respecto a cinco algoritmos, midiendo el desempeño bajo cuatro métricas de validación.

Comparación del desempeño de indicadores eléctricos para la detección de PID en paneles fotovoltaicos

Wed, 15 Jun 2022 00:00:00 +0000

La degradación inducida por potencial (PID) en paneles solares fotovoltaicos (FV) se produce debido a su operación en cadenas que hacen parte de grandes instalaciones, y bajo ciertas condiciones operativas de voltaje y ambientales, especialmente humedad y temperatura. El PID puede ocasionar hasta un 40 % de disminución en la capacidad de potencia generada del panel FV, y en los casos más severos la terminación de su vida útil. Cuando este fenómeno se detecta a tiempo, las causas se pueden corregir y el efecto en los paneles FV podría ser susceptible a un proceso de reversibilidad. Este artículo presenta un análisis comparativo del desempeño de cuatro indicadores eléctricos para detectar el PID reportados en la literatura reciente. Este estudio se realiza mediante simulación, utilizando el modelo de un solo diodo para representar el comportamiento del panel FV, y bajo diferentes condiciones de irradiancia y temperatura. Los resultados encontrados demuestran ventajas de un indicador basado en la resistencia paralelo normalizada, en cuanto a su practicidad y baja sensibilidad ante cambios en las condiciones de irradiancia y temperatura.

Una revisión del uso del hidrógeno en motores de encendido por compresión (diésel) y un análisis de su posible uso en motores duales en Colombia

Rafael Menaca, Iván Darío Bedoya-Caro — Thu, 21 Jul 2022 00:00:00 +0000

Las emisiones de los motores de encendido por compresión (MEC) están siendo fuertemente reguladas. Abandonar los motores diésel no es una solución a las regulaciones establecidas, debido a su alto desempeño respecto a similares tecnologías. El uso de combustibles más limpios y alternativos en motores diésel actuales es una propuesta bastante atractiva, puesto que aprovecharía su alta eficiencia y las características verdes de los combustibles no convencionales. El hidrógeno es el combustible más prometedor debido a que es limpio y puede ser producido a partir de energías alternativas como la solar o la eólica. El uso de motores duales diésel-hidrógeno promueve la reducción de agentes contaminantes atmosféricos (CO_x y hollín) y puede aumentar la eficiencia térmica del motor. En este trabajo se analizan los MEC en modo dual diésel-hidrógeno en una amplia gama de aspectos. Se revisa el efecto de la adición de hidrógeno a los MEC sobre el rendimiento del motor y las emisiones contaminantes. Se describe la legislación de Colombia y su matriz energética, y se analizan los compromisos que se tienen en los procesos energéticos. Se analizan los estudios en Colombia de los motores utilizando hidrógeno, y se establecen los límites de enriquecimiento recomendados expuestos en la literatura.

Sistema en lazo cerrado para el diagnóstico de fallos de sistemas de eventos discretos utilizando redes de Petri interpretadas

Mon, 25 Jul 2022 00:00:00 +0000

Este trabajo presenta la implementación de un diagnosticador de fallos en línea, para la detección de fallos operacionales presentes en la planta piloto de procesamiento de aguas, en el marco del proyecto REAGRITECH de la cátedra Unesco de sostenibilidad, modelada como un sistema de eventos discretos (SED), haciendo uso de redes de Petri interpretadas (IPN). Se realiza un análisis de funcionamiento del sistema real, del cual se identiﬁcan algunas escenas de funcionamiento, que permiten la construcción de un controlador encargado de representar, de forma simulada, el comportamiento real de la planta. A partir de este, se obtiene una matriz de información de entradas-salidas (E/S), donde las entradas corresponden a las señales de mando de control, y las salidas son las señales de sensores. Estos datos se ingresan como parámetros a un algoritmo de identificación, que entrega como resultado el modelo de la IPN identiﬁcado a partir de los datos, es decir, información de una IPN: matriz de incidencia A, función de entrada (F_e) con las etiquetas asociadas a las transiciones, la función de salida (F_s) y una matriz de salida φ que relaciona los sensores con cada plaza del sistema. Con base en el modelo identiﬁcado se realiza un análisis de detectabilidad para saber si el sistema es detectable o no por eventos, y se construye un diagnosticador a partir de fallos predeﬁnidos. Se concluye que el diagnosticador implementado es capaz de detectar fallos presentes en la planta piloto de procesamiento de agua, en el marco del proyecto REAGRITECH, haciendo un análisis del marcado en los lugares de diagnóstico y en los lugares Post de riesgos del sistema.

Síntesis y caracterización de láminas de grafeno a partir de polvo de grafito mediante molienda de bolas

Zahoor Awan , Asad Akhter Naqvi, Zain Shahid , Faaz Ahmed Butt , Faizan Raza — Tue, 12 Jul 2022 00:00:00 +0000

Debido a la tendencia al alza en el material bidimensional, el grafeno ha ganado mucho interés en el pasado reciente. El grafeno es el alótropo de carbono 2D con propiedades mecánicas, químicas y eléctricas mejoradas de alta resistencia. A pesar de tener excelentes propiedades entre otros tipos de alótropos de carbono, el uso del grafeno es limitado debido a su costosa técnica de síntesis. En esta investigación se adapta un método económico y efectivo para la preparación de grafeno a partir de polvo de grafito. El polvo de grafito se trata térmicamente para preparar el grafito exfoliado y luego se muele para producir las láminas de grafeno 2D. El grafeno sintetizado se caracteriza por difractometría de rayos X (XRD) y microscopio electrónico de barrido (SEM). Los resultados de XRD muestran que el grafeno se sintetiza con éxito y los resultados de SEM muestran que el grafeno es 2D que se puede usar en varias aplicaciones. Esta investigación proporciona una dirección para la síntesis de grafeno a partir de polvo de grafito a escala industrial.

Comportamiento fotocatalítico de nanopartículas de TiO2 y TiO2/CS bajo irradiación UV

Edgar Mosquera-Vargas , Daniela Herrera-Molina , Jesús E. Diosa — Tue, 12 Jul 2022 00:00:00 +0000

Nanopartículas de TiO₂ y nanocompuestos de TiO₂/CS se han sintetizado mediante el método sol-gel. Se llevó a cabo la caracterización por XRD, FTIR y UV-vis para determinar la estructura, el tamaño, los grupos funcionales y la banda prohibida de energía de los sistemas de muestra. Además, se estudió la capacidad de degradación del anaranjado de metilo (AM) de las nanopartículas y los nanocompuestos bajo luz ultravioleta, y los resultados son descritos en detalle.

Metodología para la selección de tecnologías en proyectos de energización rural

Ivan Felipe Muñoz-Sarria, Maximiliano Bueno-López — Fri, 30 Sep 2022 00:00:00 +0000

El presente artículo propone una búsqueda y análisis de los criterios más relevantes para la elección de un tipo de recurso primario de energía en un proyecto de energización rural. Se establecieron aspectos técnicos, económicos, sociopolíticos y ambientales con el fin de considerar toda la información que permita elegir la mejor alternativa de generación para una zona no interconectada que garantice el desarrollo sostenible. Con estos aspectos se identificaron las diferentes barreras que han tenido las tecnologías renovables para penetrar en el sector eléctrico de Colombia; con base en estas, se establecieron los criterios para tener en cuenta en la implementación de un método multicriterio que permita disminuir la subjetividad a la hora de la elección. Se recolectó información acerca de los métodos multicriterio más utilizados para la toma de decisiones en proyectos energéticos; se estudiaron los métodos ELECTRE, PROMETHEE, AHP, MAUT, TOPSIS y VIKOR. Para la elección del método a utilizar se definieron aspectos como la complejidad, antecedentes, nivel de subjetividad, aplicación y flexibilidad de los métodos; como resultado, el método analítico jerárquico (AHP) fue una de las mejores opciones. Una vez escogido el método, se realizó una validación a partir de un caso de estudio en el resguardo indígena Calle Santa Rosa, en Timbiquí (Cauca), donde, a partir de los criterios establecidos y la implementación del método multicriterio AHP, se logró identificar que la mejor solución energética es la energía solar fotovoltaica, seguida de la biomasa.

Modelado numérico del proceso de izado de un cabezal hemisférico de un regenerador

Carlos Alberto Graciano- Gallego, Euro Casanova — Fri, 30 Sep 2022 00:00:00 +0000

Durante ciertas tareas de mantenimiento o de aumento de capacidad de equipos de refinerías en funcionamiento (e. g. reactores, regeneradores, etc.), con frecuencia, se hace necesario la remoción y posterior izado del cabezal hemisférico superior del equipo. En la fase de izado, el cabezal debe mantenerse de forma tal que la soldadura entre este y el cuerpo del recipiente sea factible de realizar. Esta soldadura se puede realizar si las deformaciones en la periferia de la base del cabezal son pequeñas, en caso contrario, se deben realizar procesos de ajuste adicionales que pueden retrasar la puesta en operación del equipo e inducir pérdidas económicas. En la planificación del izado, la determinación de la posición y el número de orejas a ser utilizadas es importante, esto afectará la distribución de las cargas y, en consecuencia, las deformaciones que experimentará la periferia del cabezal. En este trabajo se presenta el análisis por elementos finitos de un cabezal hemisférico de un regenerador durante el proceso de izado. El cabezal está sometido a la acción de cargas de gravedad y a cargas externas producidas por elementos estructural conectados al cabezal. En el proceso de izado, el cabezal también está sometido a las fuerzas de tensión generadas por los cables de izado. A partir del modelo numérico, se llevó a cabo un estudio paramétrico para determinar la disposición óptima de las orejas de izamiento tomando en cuenta las deformaciones en la periferia de la base del cabezal, a fin de garantizar el proceso de soldadura con el cuerpo del recipiente. Adicionalmente, se analizó el uso de un anillo rigidizador y su influencia en la deformación del cabezal.

Turbinas hidrocinéticas tipo propela: una alternativa para la generación de energía eléctrica

Fredys Romero-Menco, Ainhoa Rubio-Clemente , Edwin Chica — Fri, 30 Sep 2022 00:00:00 +0000

Las turbinas hidrocinéticas son dispositivos que transforman la energía cinética del flujo del agua en energía eléctrica mediante el uso de generadores eléctricos. Las propelas son dispositivos utilizados para proporcionar movimiento a los vehículos que se desplazan en medio acuático. En este trabajo, se presentan los avances de mayor relevancia en el diseño de turbinas hidrocinéticas tipo propela y propelas marinas. Se considera pertinente el desarrollo de una turbina hidrocinética en la cual se incorporen características geométricas propias de las propelas, con el fin de analizar la influencia de estos factores en el desempeño de la operación como turbina, razón por la cual adicionalmente se propone una metodología para el diseño de turbinas de este tipo. Se espera que la turbina hidrocinética tipo propela tenga un mejor desempeño en comparación con las turbinas hidrocinéticas tradicionales, de forma que contribuya con la implementación y mejoramiento de estas tecnologías para el aprovechamiento del recurso hidrocinético.

Análisis por condición de servicio causado por vibración vertical inducida por peatones en estructuras

Daniel Gomez, Sandra Villamizar, Albert Ortiz — Sat, 01 Oct 2022 00:00:00 +0000

Estructuras civiles tales como tribunas, losas, puentes peatonales y escaleras están presentando vibraciones verticales inaceptables cuando se ven afectadas por actividades humanas. Por lo tanto, todavía no se tiene claridad sobre los efectos producidos por la interacción entre el ser humano y la estructura que, en algunos casos, pueden llegar a aumentar la respuesta estructural comprometiendo el desempeño para condiciones de servicio. Un examen a las normas y códigos de diseño existentes, arroja una amplia gama de resultados, lo que demuestra que no son consistentes cuando las estructuras están expuestas a cargas inducidas por peatones. Este estudio tiene como objetivo identificar los mecanismos de vibración, los modelos matemáticos y los métodos para abordar la vibración vertical excesiva en las estructuras peatonales. Este análisis establece un conjunto de recomendaciones sobre las cargas que producen los peatones y las respuestas estructurales que pueden producir, lo que genera el potencial para futuros enfoques más racionales que mejoren el análisis y el diseño de estructuras peatonales.

Un algoritmo ALNS para el VRPD en la distribución de última milla

Sun, 02 Oct 2022 00:00:00 +0000

Los vehículos aéreos no tripulados más conocidos como drones han despertado gran interés en los últimos años, teniendo aplicaciones en operaciones militares y civiles, recientemente se ha investigado acerca de las ventajas de su uso en la distribución de paquetes. En esta investigación se aborda un Problema de Ruteo de Vehículos con Drones (VRPD) enfocado a la distribución de última milla, en el cual los drones y camiones pueden trabajan de manera simultánea, considerando un límite de capacidad para el camión y el dron, así como restricciones asociadas al tiempo de la ruta. Dentro de la formulación matemática se propone una ecuación de velocidad de vuelo del dron y se restringen las rutas a un porcentaje límite de batería disponible para evitar mal funcionamiento en el aire. Para resolver esta formulación se usa el algoritmo Adaptive Large Neighborhood Search (ALNS), que es validado usando instancias propuestas en la literatura. Además, se verifica cómo varía la función objetivo de la solución inicial mediante la utilización de las heurísticas de destrucción y reparación, finalmente se realiza un análisis de sensibilidad para algunos parámetros del algoritmo y características de los drones; realizando conclusiones de los resultados arrojados y efectuando recomendaciones para futuras investigaciones.