Examinando por Autor "García Melo, José Isidro"
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Publicación Acceso abierto Desarrollo de una arquitectura de auto-diagnóstico de fallas por medio de motores de inferencia heurística basados en reglas difusas para adaptación en una planta de tratamiento de agua potable.(2018-04-20) Quiroga Rubiano, Edgar Leonardo; García Melo, José Isidro; Pinedo Jaramillo, Carlos Rafael; Rojas, Gustavo A.Las plantas de tratamiento de agua potable (PTAP) involucran un conjunto de procesos que hacen uso de recursos físicos de diferente naturaleza para generar transformaciones en determinadas materias primas orientadas a obtener como producto agua apta para el consumo humano, donde el desvío de por lo menos una de las propiedades del sistema (falla) lleva a la PTAP a un estado no especificado que representa un comportamiento anormal o no proyectado del sistema, que puede poner en riesgo la calidad de producto que se entrega y por ende la salud pública. En la actualidad, dadas las estrictas exigencias normativas para que se garantice la calidad del agua potable que debe ser suministrada a la población, las PTAP enfrentan grandes retos en términos de calidad, costos y eficiencia en el uso de los recursos para suministrarla. En ese sentido, se hace necesario buscar mecanismos que permitan incrementar la confiabilidad de los sistemas de producción, reducir los tiempos de respuesta ante las fallas en los mismos, y mitigar los impactos que éstas fallas tienen sobre la calidad y el costo del suministro de agua potable o la prestación de este servicio. Para ello, un abordaje recomendado es la generación de una respuesta rápida y adecuada que lleve a la PTAP a un estado seguro, donde la identificación veraz, temprana y oportuna de las fallas es el primer paso para lograrlo. En este contexto, este proyecto de investigación se propuso como objetivo central el desarrollo de una arquitectura de auto-diagnóstico de fallas por medio de motores de inferencia heurística basados en reglas difusas para adaptación en una PTAP. Se plantearon dos procedimientos orientados al auto-diagnóstico de fallas y la especificación de la información, respectivamente. El primero, se centró en la especificación de mecanismos de supervisión de una PTAP, donde basados en conjuntos difusos y soportado, fundamentalmente, en el conocimiento de operadores expertos de la PTAP, se definió un sistema de ayuda o soporte para la operación de la planta. Considerando que el sistema de soporte permite detectar fallas e inferir de forma autónoma la causa probable de las mismas, se ofrece una herramienta al operador de la PTAP para tomar decisiones basadas en informaciones seguras provenientes de elementos constitutivos de la PTAP, tales como: sensores y actuadores, entre otros. En el segundo procedimiento, con el objetivo de contar con un sistema que facilitará la inducción de fallas en una PTAP y de forma ágil evaluar la propuesta del sistema de diagnóstico concebido, se incorporó al desarrollo de este proyecto una iniciativa orientada hacia la integración de herramientas formales, como las Redes de Petri Coloreadas y las Redes Bayesianas. El ambiente de simulación desarrollado fue más amplio y permitió definir tanto los estados normales o nominales de la PTAP como estados derivados de inducir fallas en el sistema, escenario que facilitó el desarrollo del sistema de diagnóstico propuesto. Para evaluar la efectividad de las propuestas planteadas de diagnóstico de fallas, se desarrolló un ejemplo de aplicación centrado en la etapa de captación de agua cruda de la Planta de Tratamiento de Agua Potable de EMCALI, ubicada en Puerto Mallarino de la Ciudad de Cali. Los resultados preliminares alcanzados permitieron la presentación a evaluación de dos artículos en una revista indexada de Colciencias, la formación de un talento humano a nivel de pregrado y posgrado. Así mismo, se divulgó la experiencia alcanzada con la presentación de ponencias a nivel nacional e internacional, y finalmente para continuar el proceso, se elaboraron y presentaron a convocatoria tres (3) propuestas de investigación relacionadas con los desarrollos obtenidos, lo que permitió alcanzar los productos del proyecto.Publicación Acceso abierto Desarrollo de una estrategia de control para un sistema de acondicionamiento de aire con bombeo primario variable de agua fría con capacidad de 500 toneladas de refrigeración para una entidad educativa de educación superior(Universidad del Valle, 2018) Troccoli Escobar, Álvaro Andrés; García Melo, José IsidroEste proyecto integra las actividades de una infraestructura mecánica, eléctrica e hidráulica, requeridas para la sustitución de la actual planta de enfriamiento del edificio principal de una entidad educativa de formación superior, con el objetivo de mejorar el rendimiento del sistema de enfriamiento reduciendo los costos asociados al consumo de energía del sistema actual.Publicación Acceso abierto Diseño de un laboratorio para pruebas de controladores lógicos programables (PLCs)(Universidad del Valle, 2015) Chávez Landázuri, Gildardo Hernán; García Melo, José IsidroLa educación en ingeniería se enfrenta a desafíos y oportunidades interesantes, particularmente en el área de enseñanza de la ingeniería mecánica. Debido a la naturaleza altamente aplicada, interviene en procesos de: mecanizado, generación, transformación y utilización de energía mecánica, térmica, neumática, e hidráulica., proyectos para la construcción de máquinas, equipos agroindustriales y automatización y control. Los estudiantes necesitan un entorno de laboratorio concreto, que sea lo más cercano posible a la situación real, para aplicar y asimilar conceptos de automática, que contribuyan al desarrollo de habilidades[1]. Adicionalmente, las industrias requieren de ingenieros y los recién graduados esperan acceder a un mercado laboral donde se requiere que los graduados de ingeniería posean habilidades y competencias sólidas. Así, los ingenieros mecánicos entran a un mercado de trabajo y se encuentran con desventajas considerables para adquirir habilidades de alta tecnología [2]. En este contexto, los laboratorios educativos son una de las alternativas de aprendizaje relevantes para adquirir conocimiento en el área de la ingeniería. En diferentes universidades se pueden encontrar una gran variedad de módulos para la enseñanza de la automática, como placas y estaciones, tales como en la Universidad de Carolina del Sur [3]. Sin embargo, en el ámbito local (Universidad del Valle), la Escuela de Ingeniería Mecánica (EIME) carece de un laboratorio consolidado para la enseñanza de la automática. Por esta razón, este proyecto de grado se propone el diseño de un banco de pruebas para realizar prácticas de laboratorio de controladores lógicos programables (PLCs). La propuesta aquí reflejada describe los elementos utilizados en la elaboración de una asignatura basada en proyectos de laboratorio para el curso Automatización de sistemas de manufactura con código 780111M del programa de la Escuela de Ingeniería Mecánica.Publicación Acceso abierto Diseño de un sistema Bag Conveyor para cargue y descargue de bultos de 50kgs(Universidad del Valle, 2018) Bustos Useche, Alexander; García Melo, José Isidro; Buitrago, Carlos AndrésConsiderando aspectos económicos, de recurso humano y de logística, el traslado de carga de productos en el sector agroindustrial generalmente es fraccionada en una presentación homologada de bultos o sacos de 50 Kg, con el objetivo de facilitar el transporte hacia contenedores o camiones. Diferentes problemáticas demandan un mayor estudio relacionado con el transporte de este tipo de presentación. Por ejemplo, cuando la operación de cargue y descargue de los bultos se realiza de forma manual son inducidos trastornos físicos en los operarios debido al progresivo deterioro del sistema musculo-esquelético derivados de un levantamiento repetitivo de carga. Adicionalmente, desde el punto de vista económico, la industria demanda medios que faciliten las operaciones de carga y descarga de los productos agroindustriales que permitan reducir los tiempos de operación y de espera de los camiones y contenedores. En la actualidad existen diferentes equipos que ayudan a realizar dicha operación, sin embargo, las características ofrecidas normalmente dificultan la movilidad del equipo o el mantenimiento, entre otros aspectos. Como consecuencia, este proyecto de grado tiene como objetivo central el diseño básico y de detalle de un sistema Bag Conveyor de bultos de 50 kgs. Para el diseño de la banda transportadora propuesta se estableció un procedimiento estructurado. Inicialmente, se trabajó en la ingeniería conceptual, que toma los datos de entrada de las especificaciones que requiere el cliente. Después, se plantean tres alternativas o propuestas para la solución con base en los antecedentes (del tipo de equipos que existen en el mercado referente a estos transportadores de banda). Luego, mediante una matriz de decisión se escogió la mejor alternativa, esta se representó en un diagrama general para la visualización de la solución, por último se escogió la norma C.E.M.A. para el tratamiento del proyecto, siendo esta norma la que contempla el desarrollo de estos equipos. Como segundo paso, se realizó una ingeniería básica con la alternativa seleccionada en la ingeniería conceptual, opción que considera un transportador por banda reversible soportado por cama mixta (rodillos y láminas) con un sistema de elevación accionado por unidad hidráulica y que usa un sensor fotoeléctrico retroreflectivo para el conteo de sacos, en este paso se comprendió el calculó de la potencia que necesita el equipo, los diámetros de poleas, ejes, escogencia de la banda de caucho, tensores y demás componentes del transportador. Adicionalmente, se realizó un análisis estructural, desarrollando un estudio por elementos finitos, para validar la perfilaría propuesta para el equipo. Seguidamente, se dimensionó el equipo, mostrando sus medidas en un layout general y un diagrama unifilar eléctrico y de control. Luego, se efectuó un listado de materiales del equipo. Finalmente, se presentó una valoración económica de la propuesta.Publicación Acceso abierto Diseño de un sistema para valoración y rehabilitación física de hombro(Universidad del Valle, 2014) García Llanos, Miguel Andrés; García Melo, José IsidroLas afecciones en el sistema osteomuscular son comunes en personas pertenecientes a diferentes contextos socio-culturales e independientes de la edad. Específicamente, el complejo articular del hombro es uno de los más afectados. Así, la terapia física es una de las principales herramientas usadas por los profesionales en salud al momento de recuperar movilidad perdida en una articulación específica. No obstante, debido al gran número de factores que pueden conducir a una lesión, se han desarrollado diversas tecnologías para tratar con situaciones específicas. Sin embargo, los resultados obtenidos no siempre son los esperados en cada caso. Adicionalmente, la tecnología presente en el contexto colombiano carece de una adecuada especificación en cuanto a los componentes funcionales, estético-formales y confort para los usuarios finales de este tipo de productos (pacientes y profesionales en salud). Esto, ha motivado la necesidad de mejorar los protocolos actualmente aplicados. Considerando la variedad de recursos involucrados, las interacciones entre ellos y los posibles efectos adversos sobre un paciente, la especificación de dicho dispositivo mecatrónico es compleja. Por esta razón, este proyecto planteó un proceso de diseño interdisciplinar, integrando entre otros aspectos: modelado cinemático (cinemática directa aplicando el algoritmo Denavit-Hartenberg, cinemática inversa utilizando un abordaje de identificación a partir del uso de una herramienta llamada ANFIS y validación empleando el módulo Sim-Mechanics de MatLab®); análisis de falla y vulnerabilidad estructural (análisis por el método de elementos finitos); comportamiento dinámico de la estructura (simulación en ambientes CAD); comportamiento dinámico del sistema (modelado con redes de Petri, UML e IDEF0). Así, fue posible asegurar una definición correcta de una serie de actuadores que no solo brindan asistencia en la etapa temprana de la recuperación, sino que también son capaces de generar cierto grado de resistencia cuando el paciente necesite iniciar un re-acondicionamiento muscular. Adicionalmente, se presenta una estrategia de control adecuada que garantiza el comportamiento esperado del prototipo. Complementariamente, se desarrolló una interfaz hombre-máquina que permite la retroalimentación al profesional de los datos obtenidos para que este tome las decisiones pertinentes en el momento justo. Además, durante la especificación del diseño se emplearon temáticas propias del diseño industrial como la percepción (teoría de los colores), diseño participativo, diseño basado en la antropometría humana, ergonomía (confort visual y físico) y calidad de vida. Esto, con el objetivo de desarrollar un producto que presenta cualidades importantes a la hora de realizar una valoración médica del estado de la recuperación, a la par que brinda al paciente una sensación de confianza, promoviendo el uso del dispositivo.Publicación Acceso abierto Diseño de un transportador por banda aero soportado con capacidad de 300 toneladas por hora (TPH)(Universidad del Valle, 2018) Ladino Franco, Miguel Ángel; García Melo, José IsidroEn la industria de material granular, el manejo o la manipulación de estos materiales se constituyen en una parte fundamental dentro del proceso productivo. Los requerimientos de grandes volúmenes de producción han hecho que los transportadores de bandas se constituyan en elementos frecuentemente utilizados para mover material al granel, en escenarios que consideran largas distancias y altos volúmenes, debido fundamentalmente en los costos operacionales, versatilidad, seguridad y prácticamente el manejo de un rango ilimitado de capacidad, entre otros factores. Avances tecnológicos han emergido en este campo donde el material granular se desliza sobre un colchón de aire. En este sentido, este trabajo de grado pretende integrar herramientas y teorías con el objetivo de analizar y comparar, con tecnologías comunes, una solución para el trasporte de un material granular con una capacidad de 300 toneladas por hora (TPH).Publicación Acceso abierto Diseño de un troquel progresivo para corte y perforado de chapetas de unión empleadas en las carrocerías de semirremolques(Universidad del Valle, 2018) Urrego Pineda, Willian; García Melo, José IsidroConsiderando las dinámicas de un mercado globalizado, las organizaciones industriales generadores de bienes requieren para ser competitivos una sostenida mejora de sus procesos. En este sentido, varios procesos de manufactura, tales como: soldadura o procesos por arranque de viruta, entre otros, empleados en la fabricación de gran cantidad de piezas de chapa metálica, han sido actualizados o reemplazados por procesos integrados de formado y troquelado en la procura de incrementar el rendimiento de la producción. Así, el presente proyecto de grado se centra en el diseño de un troquel para la fabricación de las chapetas de unión #4 empleadas en las carrocerías de semirremolques. Con este objetivo, se plantea un procedimiento de diseño que integra varias teorías y herramientas en dos fases principales, diseño básico y diseño de detalle, conducente a la especificación de los diferentes componentes del troquel, organizados en 5 capítulos. De esta forma, este trabajo procura aportar en la maduración de esta tecnología en nuestra región con impactos positivos en la productividad de las chapetas metálicas.Publicación Acceso abierto Diseño e implementación de una arquitectura con orientación a servicios en los sistemas de control, comunicación y seguridad para sistemas de rehabilitación tele-operadas que faciliten el acceso al servicio de salud a personas en situación de vulnerabilidad geográfica.(2019-10-22) Sanabria Ordoñez, John Alexander; Caicedo Delgado, Gladys; García Melo, José Isidro; Chamorro R., Cristian David; Camacho S., John AlexanderEste trabajo propone una Arquitectura con Orientación a Servicios para rehabilitación física bajo la modalidad de telemedicina que permite la tele-operación de ayudas técnicas independiente de la localización geográfica de los especialistas de la salud. La arquitectura propuesta considera aspectos médicos, fisioterapéuticos, mecánicos, eléctricos, informáticos, telecomunicaciones y de control requeridos para lograr una rehabilitación física tele-operada. El abordaje de este sistema se realizó visando una arquitectura con orientación a servicios, la cual considera los retos de un ambiente heterogéneo típico del sistema de salud, por ejemplo, el colombiano, y permite que el servicio de rehabilitación pueda ser escalable. Además, se presenta la concepción, diseño y desarrollo de los servicios web diseñados para la arquitectura con orientación a servicios para sistemas de rehabilitación tele-operada, los servicios se presentan de manera individual, esto se debe a su naturaleza, la cual está definida en su independencia, bajo acoplamiento y escalabilidad. En la parte que comprende el desarrollo de los servicios se presentan las pruebas unitarias las cuales evalúan cada uno de los servicios y a su vez cada una de las eventualidades que se han definido en la concepción y que se consideraron críticas para el sistema.Publicación Acceso abierto Diseño y construcción de dispositivo técnico de ayuda para rehabilitación en tobillo(Universidad del Valle, 2015) Andica Sánchez, Juan Manuel; García Melo, José IsidroActualmente, la salud en Colombia opera de manera centralizada, es decir que los recursos van principalmente hacía los sectores donde haya mayor demanda por el servicio. Por eso poblaciones que habitan las zonas rurales del país las cuales no cuentan con esa cantidad de demanda se encuentran en situación de vulnerabilidad geográfica al verse limitadas de recursos y equipos especializados en sus centros de salud, lo que obliga a sus habitantes a movilizarse a las zonas urbanas donde sí cuenten con el servicio médico necesario. Los habitantes de las zonas rurales, por lo general, su forma principal de sustento económico es el trabajo que exige una gran actividad física, esta actividad física de manera repetitiva causa muchas lesiones para el trabajador. Actualmente, la tecnología está desempeñando un papel importante en la rehabilitación física, mejorando y acortando el tiempo del proceso de recuperación. Considerando que las lesiones en el tobillo son muy frecuentes tanto en la vida deportiva como vida cotidiana, su tratamiento depende del tipo de lesión. En este contexto, con el fin de aumentar la cobertura de salud en Colombia, acercando a la población vulnerable geográficamente con el servicio médico especializado, este proyecto planteó como objetivo general diseñar un dispositivo enmarcado a la rehabilitación en el tobillo. El diseño se realizó siguiendo una estructura mecatrónica integrando sistemas mecánicos, electrónicos e informáticos guiados por unos requerimientos planteados con una metodología interdisciplinar con estudiantes de diseño industrial la cual consistió en realizar entrevistas semiestructuradas y estudio de las máquinas actuales. Se realizaron técnicas de modelado para sus componentes, tales como métodos de elementos finitos, IDEF0 y UML permitiendo realizar las especificaciones de los elementos. Finalmente se realizó un análisis de costo de la propuesta.Publicación Acceso abierto Diseño y construcción de un banco de pruebas para el curso principios de mecatrónica(Universidad del Valle, 2012) Loaiza García, Alberto Enrique; García Melo, José Isidro; Ealo Cuello, Joao LuisActualmente, los ingenieros mecánicos, como resultado de la búsqueda de soluciones a necesidades cada vez más exigentes, incorporan los continuos avances tecnológicos en sus proyectos. Así, los diseños mecánicos actuales están integrados, principalmente, por componentes mecánicos, electrónicos e informáticos, que se ha definido como productos mecatrónicos. En este sentido, en las últimas tres décadas la mecatrónica se ha hecho una parte inseparable de la mecánica. Como consecuencia, los programas de Ingeniería Mecánica se han actualizado incorporando esta disciplina a su enseñanza, con el objetivo de tener un conocimiento y entendimiento de los conceptos básicos de la mecatrónica; y una de las alternativas de aprendizaje relevante para adquirirlos son los laboratorios educativos. Así, en las universidades se pueden encontrar diferentes módulos para la enseñanza de esta área, como módulos y estaciones. Sin embrago, en el ámbito local (Universidad del Valle), la escuela de Ingeniería Mecánica carece a la fecha con un laboratorio consolidado para la enseñanza de esta área. Por esta razón, este proyecto de grado pone a disponibilidad un banco de pruebas que permite la realización de prácticas experimentales de los conceptos teóricos impartidos en el curso del currículo llamado Principios de Mecatrónica.Publicación Acceso abierto Metodología híbrida para modelado de sistemas CIM.(2011-10-13) Abadía Narváez, José Antonio; García Melo, José Isidro; Motato Escobar, ElliotEn este trabajo se exporte una metodología de modelación para procesos de producción, desarollados en sistemas de manufactura integrada por computador (CIM). Esta técnica permite validar el modelo concebido sin necesidad de realizar análisis matemáticos complejos. EI modelo es transformado fácilmente a diagramas lógicos tipo LADDER. Este tipo de diagramas puede ser implementado en cualquier controlador lógico programable (PLC).Publicación Acceso abierto Propuesta de aplicación de una técnica multicriterio para la evaluación de equipos biomédicos en una IPS de la ciudad de Santiago de Cali(Universidad del Valle, 2019) Bocanegra Villegas, Laura Valentina; Osorio Salgado, Juan Camilo; García Melo, José Isidro; Usaquén Perilla, Sandra PatriciaEste trabajo de grado, desarrolla una metodología para la selección de equipos de gases arteriales POCT (Point Of Care Testing), los cuales son dispositivos que realizan pruebas en la cabecera de paciente, es decir, estos equipos facilitan la ejecución de pruebas del laboratorio clínico central en el sitio donde está ubicado el paciente en un tiempo mínimo, permitiendo tomar decisiones más rápido acerca del estado de salud del paciente (ICONTEC, 2015). Esta selección está soportada en el uso de la herramienta multi-criterio de Proceso de Análisis Jerárquico (AHP) y en la revisión de literatura de metodologías planteadas por diferentes Agencias Internacionales de Evaluación de Tecnologías en Salud (ETES). Para la selección del dispositivo, en primer lugar, se valoraron los criterios a partir de los juicios de los expertos, quienes dieron sus opiniones mediante la escala lingüística propuesta por (Saaty, 1980), luego, con estos resultados se aplicó el proceso planteado por el mismo autor para determinar el peso de cada uno de los criterios. Los resultados obtenidos mostraron que el dispositivo GEM Premier 5000 de Instrumentation Laboratory A Werfen Co fue la alternativa que más se ajustó a los deseos planteados por la IPS caso de estudio.Publicación Acceso abierto Sistema de control distribuido para máquinas de rehabilitación de movimiento pasivo continúo de rodilla(Universidad del Valle, 2014) Camacho Sánchez, John Alexander; García Melo, José IsidroDebido a las exigentes condiciones laborales, deportivas, entre otras, son comunes las lesiones de rodilla. Sin embargo, el tratamiento de recuperación se ve afectada por los limitados recursos técnicos disponibles. En este sentido, este trabajo de grado describe el diseño e implementación de un sistema de control distribuido para unidades de movimiento pasivo continuo (UMPC) para aplicación de rodilla. De esta forma, se le permite a un profesional de la salud asistir de forma concurrente a varios pacientes. Específicamente, este proyecto viabiliza dos estrategias de control, uno local y otro distribuido. Donde, el control local permite operar la UMPC (unidad de movimiento pasivo continuo) de acuerdo a un protocolo de rehabilitación definido por los parámetros de ángulo de flexión/extensión, velocidad de movimiento de la articulación y tiempo de terapia. Donde, un profesional de la salud, por medio de una unidad de mando manual, los configura. Complementariamente, el control distribuido permite gestionar varias UMPCs de forma concurrente. Donde, los parámetros de configuración de los protocolos de rehabilitación para cada unidad son definidos por un profesional de la salud e ingresados mediante una interfaz gráfica localizada en un sistema computacional. De esta forma, este abordaje permite al profesional supervisar y monitorear el desarrollo de la sesión de terapia de cada uno de los pacientes que están siendo tratados concurrentementePublicación Acceso abierto Valoración del efecto biomecánico en el ligamento periodontal durante la expansión en el arco maxilar, del canino al molar, usando alineadores termoformados con aditamentos biomecánicos complementarios mediante métodos computacionales(Universidad del Valle, 2018) Aristizabal Mulett, Juan Sebastian; García Melo, José Isidro; Peña Bustos, Fabio MarceloEn este documento se presenta la valoración del efecto biomecánico en los ligamentos periodontales al realizar la expansión en el arco maxilar, del canino al molar, por medio de los alineadores termo-formados, con diferentes configuraciones de aditamentos biomecánicos complementarios usando métodos computacionales. Diseño/metodología/aproximación: Para llevar a cabo este cometido se identificó mediante una búsqueda bibliográfica las propiedades físicas y mecánicas de los elementos a ser usados, se realizó un modelado CAD de los diferentes dientes involucrados; posterior a esto se realizó un modelado FEM y se contrastaron estos resultados con un estudio clínico y referencias bibliográficas y se obtuvieron los resultados. Resultados: Se identificó el efecto del uso de los aditamentos biomecánicos complementarios en ligamento periodontal y como estos afectan en mayor o menor medidita el movimiento dental y los esfuerzos generados en el ligamento periodontal. Limitaciones/implicaciones del estudio: La validación de este trabajo se realizó por medio de estudios clínicos en realizados en Australia y en Brasil, con personas con distintas características antropométricas a las de este trabajo y con mamíferos, respectivamente. Esto debido a que hasta la fecha no se encontraron estudios que investigasen la expansión del arco maxilar utilizando placas termo-formadas en Latinoamérica. Implicaciones prácticas: Este estudio proporcionará información relevante a los profesionales de la salud en cuanto al uso de placas termo-formadas y el uso de aditamentos biomecánicos complementarios. Originalidad/valor: El aporte de este trabajo fue la caracterización del efecto biomecánico en el ligamento periodontal del uso de aditamentos biomecánicos complementarios en la expansión del arco maxilar por medo de placas termo-formadas.