Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
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Publicación Acceso abierto Desarrollo de una plataforma para la implementación de didácticas de aprendizaje activo en ingeniería electrónica con base en la iniciativa CDIO(Universidad del Valle, 2019-11-05) Nieto Londoño, Rubén Dario; Enríquez Ceballos, Edison Ferney; Nieto Ramírez, Nathaly; Quiñones, Jorge Enrique; Rivadeneira, Fabio Eliveny; Grupo de investigación: Arquitecturas Digitales y Microelectonica - GADyMSe diseñó e implementó un laboratorio de experimentación remota como un espacio de trabajo en el marco de la iniciativa CDIO (Conceiving, Designing, Implementing, Operating), para apoyar los procesos de enseñanza-aprendizaje en los programas académicos de Ingeniería Electrónica. Para ello, se desarrolló (a modo de innovación tecnológica) una tarjeta de entrenamiento basada en dispositivos programables y configurables la cual se constituye como un recurso relevante en la ejecución de didácticas propias de los procesos de educación en ingeniería electrónica. Este recurso se integra en una red, en el marco del Internet de las Cosas (Internet of Things: IoT), en el que su acceso y operación está dirigido a la formación en ingeniería bajo la iniciativa CDIO. El proyecto de investigación entrega como producto principal un sistema informático constituido por dos componentes: un desarrollo en hardware, que corresponde a una tarjeta de experimentación con interfases de E/S y de comunicación, y el desarrollo de una aplicación en software que permite a varios usuarios (clientes) el acceso a implementación y pruebas de sistemas digitales a través de una plataforma con servicios Web 3.0. Así mismo, se propone un modelo metodológico para la adaptación de didácticas de aprendizaje activo, colaborativo y cooperativo en los laboratorios de experimentación local y/o remota, con base en los lineamientos CDIO, lo que permitirá apoyar los procesos de reforma curricular de los programas de ingeniería electrónica.Publicación Acceso abierto Predicción de datos para estimar el grado de polimerización en transformadores de potencia.(Universidad del Valle, 2019-12-03) Aponte Mayor, Guillermo; Castro, Luis Carlos; Cerón M., Andrés Felipe; Grupo de investigación en Conversión de Energía CONVERGÍA; Grupo de Investigación en Alta Tensión GRALTAEl transformador de potencia es uno de los activos más importantes en cualquier sistema de interconexión eléctrico, por lo tanto; que reconocer su condición es importante en aspectos como: mantenimiento, reposición, adquisición de seguros y seguridad de los operarios. Se considera de gran importancia y pertinencia contar con las ayudas para procesar los resultados de las pruebas que se realizan sobre los transformadores y a partir de esas estimar su condición. El Grado de Polimerización es un indicador que a la fecha se considera el más acertado para estimar la condición de aislamiento sólido del transformador, valor que está asociado con la vida remanente del mismo. Como algunos de los datos para estimar el Grado de Polimerización, no se tienen directamente o de manera completa, es necesario hacer estimación de los mismos para poder hacer la evaluación de condición. Este proyecto, se desarrolló una metodología para predecir los datos requeridos para hacer una estimación del Grado de Polimerización, como un indicador de la condición técnica de los transformadores.Publicación Acceso abierto Sistema aéreo autónomo para el mapeo del contenido de nitrógeno de un cultivo usando microsensores espectrales.(Universidad del Valle, 2019-11-05) Rosero García, Esteban Emilio; Bacca Cortés, Eval Bladimir; Solarte Rodríguez, Efraín; Galindez Jamioy, Carlos Augusto; Daza, Martha Constanza; Reyes, Aldemar; Murillo, Pedro Luis; Perafan, Ober Jeiber; Hurtado, Ana María; Quintero, Juan Camilo; Grupo de Investigación en Control Industrial; Grupo de Investigación en Percepción y Sistemas Inteligentes; Grupo de Investigación Óptica cuántica; Grupo de Investigación Gestión Integral de Riego para el Desarrollo Agrícola y la Seguridad AlimentariaEl desarrollo de nuevas técnicas y tecnologías en agricultura ha permitido un mejoramiento substancial de la productividad del sector agroindustrial en cultivos de gran escala. Estas técnicas y tecnologías también pueden incrementar la competitividad y productividad de pequeños agricultores optimizando el rendimiento y maximizando la calidad de los productos. Colombia es un país de vocación fundamentalmente agrícola, con una necesidad real de mejorar la eficiencia y los índices de productividad para competir en los mercados nacionales e internacionales. Además de las nuevas tecnologías ligadas directamente a la agronomía, a la biología y la química, existen hoy técnicas ópticas y electrónicas que combinadas, permiten el seguimiento espacial y periódico de los cultivos, a través del sensado remoto, con el subsecuente beneficio de disponer de información confiable y en tiempo real que facilite la trazabilidad y el manejo adecuado de los sistemas productivos agrícolas. Sin embargo, la aplicación de este tipo de nuevas técnicas es l imitada por las condiciones geográficas del sector agrícola (alta nubosidad, tierras escarpadas, etc.) y la precaria situación socioeconómica en Colombia, que hacen que el censado remoto satelital o aerotransportado tenga muchas limitaciones por su falta de disponibilidad real, alto costo y complejidad operativa. Una aplicación potencial del sensado remoto, que hasta el momento está sin desarrollar en la región, es la que utiliza en combinación microsensores espectrales y plataformas aéreas autónomos de baja altitud, con el objetivo de conformar programas preventivos bajo el concepto de agricultura de precisión, al detectar tensiones ambientales como deficiencias nutricionales; con ello, es posible diagnosticar a tiempo y asegurar la calidad y cantidad de la producción por área cultivada, independiente de la configuración geográfica de una zona. Dado el desarrollo de los últimos años en microsensores óptico-electrónicos y plataformas aéreas autónomas, el propósito de este proyecto es desarrollar un sistema aéreo autónomo, integrado con microsensores espectrales, para mapear el contenido de nitrógeno de un cultivo específico, en condiciones experimentales. Los resultados esperados de este proyecto son: una plataforma aérea autónoma integrada con microsensores espectrales para el monitoreo de un cultivo, un sistema de gestión y planificación de vuelo del sistema autónomo para la captura georreferenciada de datos del cultivo, la definición de bioindicadores espectrales de contenido de nitrógeno del cultivo y su correlación con parámetros propios del cultivo y una metodología para el procesamiento, análisis y presentación de información del comportamiento espectral sobre un área de cultivo definida.Publicación Acceso abierto Plataforma de realidad virtual para soportar el proceso de rehabilitación humana.(Universidad del Valle, 2019-07-19) Rosero García, Esteban Emilio; Bacca Cortés, Eval Bladimir; Arango Hoyos, Gloria Patricia; Buitrago Molina, José Tomás; Grupo de Investigación en Control Industrial; Grupo de investigación en Percepción y Sistemas Inteligentes, Sinergia.La marcha humana se puede afectar por accidentes cerebrovasculares, patologías neurológicas, distrofias musculares, lesiones en la médula espinal o el debilitamiento por envejecimiento. Esto disminuye drásticamente la calidad de vida del afectado al reducir su capacidad de locomoción y si independencia y tiene implicaciones económicas debido a los largos periodos de recuperación. La rehabilitación de la marcha mediante la terapia convencional presenta limitaciones para garantizar una práctica consistente de la actividad; las múltiples repeticiones se vuelven tediosas para el paciente perdiendo interés y consistencia en su ejecución. También por la mediación subjetiva de la condición del paciente y sus logros, lo que no me permite dar una conclusión precisa de la evolución en el tratamiento. El análisis de la marcha humana estudia el proceso cinemático que ocurre al caminar. Conocerlo en detalle facilita el diagnóstico, tratamiento, seguimiento e implementación de métodos de rehabilitación en patologías asociadas con el movimiento. El análisis se basa en la descripción y en la cuantificación de la variación de los desplazamientos del centro de masa del cuerpo y los centros de giro de las articulaciones, información que permite, obtener los diferentes parámetros de la marcha. Los sistemas tradicionales para la medición de los parámetros de la marcha se basan en métodos heurísticos o en tecnologías robustas pero muy costosas. En este proyecto se desarrolló una plataforma de realidad virtual para soportar el proceso de rehabilitación de la marcha humana. La plataforma consta de un sistema de instrumentación que utiliza sensores portables de bajo costo y comunicación inalámbrica para la adquisición en línea de los parámetros de la marcha; la instrumentación alimenta a su sistema de gestión del proceso de rehabilitación, que permite al fisioterapeuta medir la efectividad y el desempeño de la intervención y se integra el análisis de la marcha a un ambiente de realidad virtual en el que se anima un avatar quien duplica los movimientos del paciente, esto abre un universo de aplicaciones, donde el ambiente virtual de un lado provee de biofeedback al paciente y de otro, convierte la terapia en una actividad lúdica retadora y motivadora para su proceso de rehabilitación.Publicación Acceso abierto Minimización de los efectos causados por desequilibrio de carga y armónicos, mediante la variación de la puesta a tierra del neutro del devanado del estator en turbogeneradores.(Universidad del Valle, 2019-11-01) Díaz Martínez, Harold José; Palacios Peñaranda, Jairo Arcesio; Buitrón M., Cindy Johana; Pejendino Oviedo, Jenifer Sofía; Grupo de investigación CONVERGÍALa mayoría de los procesos de cogeneración de energía en la industria se llevan a cabo utilizando turbogeneradores. Estas máquinas se caracterizan por tener un rotor macizo, con dimensiones geométricas relativas, de gran longitud axial respecto al diámetro; por lo tanto, poseen bajo momento de inercia. En las plantas de cogeneración la carga se halla muy cerca al alternador, y la conexión es directa o a través de un transformador al barraje de alimentación, y por lo regular, este tipo de plantas tiene cargas desequilibradas en magnitud, generalmente con alto contenido armónico, las cuales crean torques parásitos y calentamiento adicional en las máquinas rotativas. Con el tiempo, el calentamiento continuo conlleva varios efectos como la creación de fuerzas de fricción entre las partes en contacto por efecto de dilataciones y a la variación de las propiedades fisicoquímicas del aislamiento, reduciendo el nivel de rigidez dieléctrica y desarrollando descargas parciales. Los torques parásitos debidos a los armónicos, producen vibraciones mecánicas de las partes y en general la maquina tendrá baja eficiencia, que junto al calentamiento reducen la vida útil de la planta. Los devanados del estator normalmente están conectados en “Y” y el punto neutro de la conexión se conectan eléctricamente a tierra a través de una de las siguientes opciones: 1) circuito de baja resistencia, 2) circuito de alta resistencia, 3) circuito de baja inductancia, 4) circuito resonante, 5) circuito hibrido y por último se tendrán los casos de neutro flotante sin conexión a tierra. En este estudio se analizan las primeras cuatro opciones de conexión y como se evalúa la opción 5 hibrida como consecuencia de las anteriores. Las conexiones del neutro a tierra de los generadores tienen aplicación cuando la maquina atiende cargas eléctricas desequilibradas en sus fases a frecuencia nominal, que elevan el potencial eléctrico del neutro de la máquina respecto al potencial de tierra. Esta situación empeora en los casos de tener armónicos circulando por las fases.Publicación Acceso abierto Rescate y exploración con una formación de multi-agentes.(Universidad del Valle, 2019) Buitrago Molina, José Tomas; Rosero García, Esteban Emilio; Bacca Cortés, Eval Bladimir; Ramírez Scarpetta, José Miguel; Grupo de investigación en Control Industrial (GICI)El uso de drones es una disciplina en auge, con aplicaciones prometedoras para apoyo en decenas de campos del conocimiento, como en el rescate y la exploración. Las facilidades económicas y logísticas para conseguir de estos aparatos hacen que esta tecnología se masifique a unos pasos agigantados. Si al robot volador se le adosa un teléfono inteligente, se obtiene una plataforma con potencia computacional alta y rápida, así como una integración de sensores para interactuar con el ambiente. Para este proyecto se desarrollaron e implementaron estrategias de control y estimación de estados que se ejecutan en un teléfono inteligente con el fin de controlar las dinámicas de vuelo de un cuadricóptero. Se obtuvo el modelo dinámico de un cuadricóptero por medio de las aproximaciones de Newton-Euler y Euler-Lagrange. Los componentes del cuadricóptero se detallaron y sus parámetros específicos se identificaron de manera experimental. Se diseñaron dos estrategias de control óptimo a partir del modelo linealizado del cuadricóptero, las cuales son el regulador cuadrático lineal con realimentación integral (LQI) y el controlador H∞. Además, se diseñó un filtro de Kalman para estimar los estados no medibles del sistema. Con simulaciones se validaron estos controladores y se implementaron en Android. Los algoritmos de control, sensado y estimación de estados se ejecutan en el teléfono inteligente a bordo del cuadricóptero. Adicionalmente, se implementó una aplicación de escritorio para la gestión, supervisión y configuración del cuadricóptero. El cuadricóptero se probó bajo diferentes modos de vuelo. En modo estabilizante, sus tiempos de establecimiento y sobrepasos son inferiores a 1,31 s y 17,39 %, respectivamente. Por otro lado, tiempos de establecimiento y sobrepasos menores que 5,21 s y 8,71 % respectivamente, se logran en el modo de retención de altitud. Finalmente, en el modo dependiente del sistema global de navegación satelital (GNSS), el error medio de posición es menor que 0,234 m. Los resultados sugieren que el controlador H∞ tiene un mejor desempeño que el controlador LQI para el prototipo desarrollado del cuadricóptero basado en teléfono inteligente. La separación entre drones se mide por medio de un sensor láser de rango, evitando las colisiones. Los drones volaron de forma controlada. Se desarrolló una plataforma para experimentación en control, procesamiento de señales, sensórica, entre otras disciplinas.Publicación Acceso abierto Detección de fallas en paneles solares a partir de imágenes termográficas tomadas por un drone con navegación autónoma.(Universidad del Valle, 2019) Loaiza Correa, Humberto; Nope Rodriguez, Sandra Esperanza; Restrepo, Andrés David; Grupo de investigación Percepción y Sistemas Inteligentes (PSI)Este proyecto se enfocó en la detección de fallas que se presentan en la fase de operación de los sistemas fotovoltaicos, para lo cual se desarrolló una metodología para la inspección de paneles solares a partir del análisis de las imágenes termográficas aéreas captadas por un UAV (Unmanned Aerial Vehicle). Se adoptó un abordaje científico-experimental dividido en cinco etapas, cada una apuntando al cumplimiento de un objetivo específico. Se propuso un protocolo para la adquisición de las imágenes termográficas desde un UAV, debido a que en la actualidad no existe una guía o estándar para la inspección aérea de paneles solares con imágenes termográficas. El protocolo propuesto recomienda las condiciones ambientales para realizar la inspección (velocidad del viento, temperatura externa e irradiancia). También recomienda condiciones de vuelo del AUV (altura, posición y velocidad), así como el ángulo de la cámara respecto a los paneles para la captura de las imágenes y la franja horaria para realizar la inspección. Siguiendo el protocolo propuesto, se construyó un dataset con 277 imágenes termográficas de paneles de silicio monocristalino ubicados en la terraza del edificio E52 de la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica (EIEE) de la Universidad del Valle, sede Meléndez. El dataset además de las imágenes IR, incluye información de fecha, hora, irradiancia, temperatura externa y velocidad del viento; así como el estado de las celdas (sanas, defectuosas). También se obtuvo un dataset con 950 imágenes del parque solar de Celsia ubicado en Yumbo. Las celdas presentes en las imágenes IR fueron preprocesadas y segmentadas. En la clasificación del estado de las celdas de los paneles solares se utilizaron las técnicas KNN, Mezcla de gaussianas y SVM. El sistema propuesto alcanzó un desempeño de 68.32% con el método KNN y para los métodos de mezcla de gaussianas se obtuvo un desempeño de 72.14%. El mejor desempeño se obtuvo empleando el método supervisado de la SVM para la clasificación de las celdas con defecto del 77%.Publicación Acceso abierto Sistema electrónico para calentamiento a baja frecuencia (low frequency heating) como coadyuvante en procesos de secado de transformadores eléctricos.(Universidad del Valle, 2019) Vásquez Palacios, Hernando; García Gómez, Diego Fernando; Holguín Berrocal, Andrés Mauricio; Grupo de Investigación en Alta Tensión (GRALTA); Grupo de investigación en Control Industrial (GICI)En este proyecto se realizó el desarrollo, la construcción y validación de un prototipo de sistema electrónico para coadyuvar en el secado de transformadores eléctricos por el método LFH (Low Frecuency Heating). En este sistema LFH se incluyeron las funciones de mando, protección, regulación y monitoreo de las principales variables eléctricas y/o térmicas del transformador al cual se le aplicó el calentamiento controlado. El prototipo de sistema electrónico construido se basó en un puente trifásico dual de tiristores (ciclo convertidor), el cual complementó con el adecuado diseño de las estructuras de control y regulación de las variables eléctricas y térmicas asociadas con el calentamiento del transformador bajo secado. La validación del sistema diseñado se realizó sobre dos transformadores, de 15KVA, encontrando resultados muy positivos que demostraron la validez de este sistema.Publicación Acceso abierto Implementación de un banco para pruebas de envejecimiento acelerado a barras del estator de máquinas rotativas.(Universidad del Valle, 2012) Oslinger Gutiérrez, José Luis; Castro, Luis CarlosLa operación continua y confiable de los sistemas de generación eléctrica de alta tensión depende del desempeño del sistema de aislamiento del estator. Durante la operación de la máquina, el aislamiento de las barras o bobinas del estator está sometido a esfuerzos del tipo eléctrico, térmico, mecánico y ambiental, los cuales se han incrementado a lo largo del tiempo significativamente con el fin de producir máquinas de mayor potencia y menor tamaño. Como consecuencia, entre 50-60% de las fallas ocurridas en máquinas eléctricas están relacionadas con su sistema de aislamiento. Las pruebas de envejecimiento acelerado constituyen una herramienta para la investigación y entendimiento de la evolución de los mecanismos de degradación del aislamiento en una fracción de tiempo. Este proyecto de investigación diseño, construyó e implementó en el Laboratorio de Máquinas Eléctricas de la Universidad del Valle un banco para envejecimiento acelerado por esfuerzos termoeléctricos y de ciclado térmico a barras estatóricas. Es importante mencionar que el ciclado térmico se llevará a cabo mediante la inyección de corriente por medio de un grupo motor-generador de 500Adc/30V en régimen continuo con el que se cuenta en el Laboratorio de Máquinas Eléctricas. El área de las bobinas bajo prueba se redujo conectando los strands en serie lo que permitió obtener densidades de corriente de 6.4 A/mm2 y así elevar la temperatura del cobre disipando mucho menos potencia que si se utilizaba el área total de las bobinas. Para aplicar el esfuerzo termoeléctrico se construyeron placas calentadoras que a su vez simulan las ranuras del estator. Por tratarse de pruebas de larga duración, ambos sistemas se automatizaron para no requerir supervisión del personal. La implementación de este banco de pruebas está enmarcada dentro de una investigación más amplia a nivel de doctorado. Adicionalmente, la ejecución de este proyecto involucró a cuatro estudiantes de pregrado de Ingeniería Eléctrica a través de la realización de dos trabajos de grado.Publicación Acceso abierto Evaluación de la degradación por descargas parciales en cavidades gaseosas por medio del Índice K.(2019-10-22) Oslinger Gutierrez, Jose Luis; Castro, Luis CarlosLa degradación natural o acelerada de los sistemas de aislamiento dieléctrico de las máquinas eléctricas rotativas de alta tensión produce descargas parciales las cuales a su vez pueden ser medidas para evaluar la condición del aislamiento. A pesar de que el diagnóstico mediante medición de descargas parciales es una línea de investigación consolidada a nivel mundial, en Colombia su utilización esta drásticamente limitada por los costos de implementación y porque frecuentemente se requiere un especialista para la correcta interpretación de los resultados. Este proyecto busca contribuir a la apropiación de la técnica que permita mitigar las limitaciones antes mencionadas. Particularmente, el objetivo de este proyecto es validar el índice K como herramienta de diagnóstico para inferir información sobre la actividad de descargas parciales asociada a la degradación de un sistema de aislamiento sin recurrir a la medición directa de descargas parciales. La definición del índice K se basó en el análisis teórico de la dependencia de los valores de capacitancia y del factor de disipación del ángulo de fase de los pulsos de descargas parciales. Para la validación experimental, primero se diseñaron y construyeron muestras dieléctricas simples con inclusiones gaseosas que simulaban la degradación del dieléctrico. Los resultados preliminares obtenidos con estas muestras simples fueron consistentes con el análisis teórico y por lo tanto se continuó la validación en objetos reales tales como barras del estator de un generador de 13.8kV. Los datos experimentales mostraron consistentemente que conforme incrementa la degradación del aislamiento ocurre un desplazamiento de los patrones en fase resuelta de las descargas parciales hacia el cruce por cero del voltaje de prueba aplicado y una reducción del índice K. Dicho comportamiento permitió concluir que el índice K puede ser utilizado para estimar la degradación del sistema de aislamiento. La ejecución de este proyecto contó con la colaboración del Laboratorio de Alta Tensión de Delft University of Technology de Holanda, donde se llevaron a cabo parte de las mediciones de laboratorio necesarias.Publicación Acceso abierto Validación experimental de un modelo multifísico de difusión de Humedad- temperatura para estimación de la dinámica de humedad en el aislamiento Celulósico de los transformadores de potencia.(2019-10-22) Garcia Gomez, Diego Fernando; Franco Mejia, Edison; Garcia de Burgos, María Belen; Correa Bravo, Wilver; Pinzon Delgado, Saul Giovanni; Castro Grijalba, Mauricio Fernando; Zorrilla Henao, Juan DavidEl aumento continuo de la demanda conlleva condiciones más exigentes para el transformador durante su funcionamiento, volviendo más importante garantizar entornos adecuados para la operación del mismo, con el fin de reducir el número de fallas y de las intervenciones y duración del mantenimiento. Esto implica un monitoreo continuo de su condición, en el caso de los transformadores sumergidos en aceite, es de gran importancia mantener el conocimiento de la cantidad de humedad que posee el aislamiento (aceite y celulosa), ya que ésta degrada las propiedades del mismo. Con el objetivo de monitorear de forma continua el comportamiento de la humedad en la celulosa, se ha desarrollado un modelo multifísico de humedad-temperatura que permite conocer estos dos parámetros sin involucrar mediciones o procedimientos que requieran la desconexión del equipo, sin embargo, este modelo no ha sido validado experimentalmente. En el presente proyecto, se implementó el modelo anterior con ayuda de los software Matlab® y COMSOL Multiphysics® para comparar sus resultados con los obtenidos por medio de un experimento. Para la ejecución de este experimento, se desarrolló una Planta de Emulación Térmica de Transformadores – PETT, que permitió reproducir los perfiles de temperatura presentes en un transformador en operación, facilitando a su vez la medición de la humedad contenida en muestras de papel Kraft que eran objeto del estudio. Como resultado se encontraron algunos errores entre el modelo y el experimento, debido algunas simplificaciones realizadas en la definición del modelo que pueden ser corregidas, para esto se proponen algunas mejoras que requieren estudios futuros. Como conclusiones, la PETT logró reproducir el comportamiento térmico de un transformador en servicio, facilitando la ejecución de las mediciones de humedad en el papel que permitieron encontrar falencias en el modelo que era validado, sin embargo, esto sirvió para elaborar propuestas encaminadas a mejorar su desempeño. Para estimar la humedad en el papel fue necesario desarrollar un método indirecto de medición a partir de la respuesta dieléctrica del papel, este demostró tener un buen desempeño al compararlo con el método de titulación por Karl Fisher. Paralelamente se desarrolló una herramienta de cálculo que permite estimar el grado de polimerización del papel, el cual es una indicación del envejecimiento que ha sufrido, a partir de su humedad y temperatura de operación, sin embargo al comparar el resultado obtenido con mediciones, se presenta un error que es derivado de la estimación de la humedad del modelo multifísico, ya que este último aún requiere mejoras.Publicación Acceso abierto Desarrollo de una metodología para validación teórica de esfuerzos de cortocircuito en transformadores de distribución y media potencia.(2019-10-22) Aponte Mayor, Guillermo; Cadavid Ramírez, Hector; Felipe Zuñiga, Andres; Diaz, Guillermo Andrés; Angulo, Ibis Samir; Rios Castro, FernandoLa prueba de aptitud al cortocircuito permite verificar la capacidad del transformador para soportar los esfuerzos térmicos y mecánicos generados durante una falla externa. El ensayo es considerado como el método directo para evaluar esta condición, sin embargo, debido a los altos costos y la ausencia de laboratorios con la capacidad suficiente para su realización, desde el año 2006 la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI) definió un procedimiento alternativo de validación basado en el cálculo teórico de las fuerzas y esfuerzos originados por un cortocircuito. En el procedimiento, los valores calculados son comparados con los obtenidos en un transformador de referencia sometido al ensayo o con los valores definidos por la norma. En este trabajo se realizó una revisión del procedimiento de validación teórica y se propuso una metodología, se desarrolló un caso de análisis teórico para un transformador trifásico de 400kVA y un caso práctico para un equipo de 75kVA el cual fue instrumentado para medir las deformaciones producidas por fuerzas radiales durante un cortocircuito. Las fuerzas fueron calculadas a través del método de elementos finitos y los esfuerzos se estimaron a partir de fórmulas aproximadas. Los resultados del cálculo permiten concluir, para el caso teórico, que el equipo es teóricamente apto para soportar los esfuerzos de cortocircuito. El transformador de 75kVA fue sometido a ensayos de rutina y prueba de respuesta en frecuencias antes y después del ensayo de aptitud al cortocircuito, a pesar de que se registraron grandes esfuerzos radiales en los conductores de los devanados, estos no presentaron deformaciones permanentes.Publicación Acceso abierto Medición del esfuerzo electrodinámico generado entre fases en un tablero eléctrico durante un corto circuito.(2019-10-22) Marles Saenz, Eduardo; Aponte Mayor, Guillermo; Casanova, Fernando; Diaz, Carlos Alfonso; Zuñiga, Andres Felipe; Caicedo Giraldo, Leonardo; Guardiola Montenegro, Juan MartinEl Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE, exige para la certificación de tableros eléctricos, que se realice la verificación de la resistencia a los esfuerzos de cortocircuito con pruebas experimentales. La realización de la prueba de cortocircuito requiere de un laboratorio con gran potencia de alimentación, instalación con la cual no se cuenta en el país, por esta razón el RETIE permitió que por un periodo no mayor a cinco años, se pueden hacer simulaciones computacionales de la prueba, siempre y cuando la metodología de simulación haya sido validada. La Asociación de Tableristas del Suroccidente Colombiano ATSO, adquirió un software con el propósito de validar las pruebas a través de simulaciones, por lo que pidió a la Universidad del Valle realizar la validación del mismo mediante ensayos en el Laboratorio de Alta Tensión. Para ello se planteó realizar simulaciones en un tablero piloto a escala y luego realizar pruebas a corrientes alcanzables en el laboratorio, para confrontar los resultados. Al tratar de identificar un equipo para la medición de los esfuerzos electrodinámicos durante la condición de cortocircuito, se encontró que no existen dispositivos comerciales para este fin y que en los laboratorios donde realizan la prueba tampoco miden los esfuerzos, solo certifican si el tablero soporta o no el ensayo. Tampoco se encontró literatura sobre la medición del fenómeno físicamente. Posteriormente se identificó que el problema de la medición se debía a los altos campos magnéticos presentes durante el ensayo de cortocircuito. Al no encontrarse un dispositivo comercial ni documentación científica sobre como registrar los esfuerzos electrodinámicos en los tableros eléctricos durante cortocircuito, se planteó en este proyecto: Diseñar un dispositivo para la medición del esfuerzo electrodinámico generado entre las fases de un tablero eléctrico durante la prueba de cortocircuito. Con el dispositivo, y midiendo los datos experimentales de esfuerzos electrodinámicos en pruebas reales, realizar un proceso de validación del software Switchgear Design mediante la comparación entre la simulación computacional y los resultados de las pruebas de cortocircuito. Después de diseñado y construido el dispositivo, se realizaron pruebas experimentales, para comparar los resultados de las pruebas con la simulación del software Switchgear Design.Publicación Acceso abierto Desarrollo e implementación de una herramienta para el análisis de riesgos financieros asociados a mercados de electricidad competitivos.(2019-10-17) Lozano Moncada, Carlos Arturo; Ulloa Villegas, Inés María; Manotas, Diego Fernando; Olaya, Javier; González, Víctor Manuel; Londoño, Sandra MilenaEl proyecto permitió desarrollar una herramienta de cómputo usando la hoja electrónica de OpenOffice, una plataforma ofimática de distribución libre, para calcular los riesgos financieros que asumen los participantes en un mercado de electricidad competitivo. La herramienta considera entre otras cosas, los perfiles de riesgo de cada uno de los agentes participantes y la aleatoriedad de algunos parámetros, a través del uso de la simulación Monte Carlo. Además, durante el proyecto se realizó un análisis de tendencias usando diversas herramientas estadísticas para determinar entre otras cosas, los agentes que ejercen una mayor incidencia en la formación del precio de la energía en bolsa. Es importante recordar que el precio de bolsa se usa como referencia para determinar el precio de los contratos bilaterales firmados entre agentes generadores y comercializadores de la energía en Colombia. Durante el desarrollo del proyecto se identificaron otros problemas relacionados con el comportamiento aleatorio de los parámetros del precio de la electricidad como son el impacto del clima, la variación de la demanda tanto diaria como semanal, mensual y anual, el comportamiento estratégico de los agentes, las limitaciones de los sistemas de transporte de la energía eléctrica, entre otros. Esto ha derivado en proyectos relacionados con el pronóstico de la demanda para diferentes empresas regionales; además, se ha identificado oportunidades de colaboración con algunas empresas para desarrollar instrumentos de software ajustados para el apoyo a toma de decisiones de oferta de generación. Estos últimos han tenido dificultades debido a la naturaleza reservada de las empresas para entregar o compartir información de sus procesos internos de toma de decisiones en la oferta de energía eléctrica (confidencialidad de la información).Publicación Acceso abierto Diseño y construcción de una unidad de rehabilitación de hombro tele-operado que integra requerimientos de diseño interdisciplinarios.(2018-08-21) Caicedo Delgado, Nayiver Gladys; García Melo, José I.El diseño de ayudas tecnológicas tele-operadas para rehabilitación pasiva y activa, se consideran de gran importancia ya que reducen las barreras de acceso a la población en situación de vulnerabilidad geográfica. Esta propuesta se encuentra dentro del marco de la tele-medicina, la máquina de rehabilitación activa y pasiva para hombro se integra a una arquitectura con orientación a servicios dentro de un sistema de ayuda tecnológica tele-operada. En este trabajo se consideraron los protocolos clínicos de rehabilitación aplicables en la rehabilitación física tradicional y a esta arquitectura se le acoplo la máquina de rehabilitación de hombro que cumple con los protocolos de comunicación y con los dos módulos requeridos en esta articulación a rehabilitar, estos dos módulos son: 1. Los grados de libertad de la articulación y 2. Los rangos de movimiento anatómico que puede lograr la articulación, estos se requieren para desarrollar los módulos de: diseño mecánico, control, seguridad y comunicación entre la máquina de rehabilitación y el. Las etapas de diseño en todos los módulos se realizaron de manera estructurada utilizando herramientas de modelado para definir los requerimientos y sus especificaciones. En el diseño de la unidad de rehabilitación también se consideraron condiciones ergonómicas, antropométricas para la población colombiana. El diseño y la implementación fue validado mediante herramientas computacionales teniendo en cuenta los protocolos activos y pasivos vigentes, simulados de esta existentes en rehabilitación y los resultados de las simulaciones validaron el diseño. Adicionalmente, el diseño y la implementación consideran un sistema de seguridad que permite detectar eventualidades y una respuesta adecuada para garantizar el bienestar del paciente. También, se implementó un sistema de monitoreo para las variables más relevantes que permiten medir la evolución del paciente. Estas características novedosas benefician la atención en rehabilitación física a una población vulnerable, debido a la localización geográfica y condición socioeconómica.Publicación Acceso abierto Desarrollo de una plataforma para la enseñanza interactiva de cursos básicos de programación usando robots móviles programables.(2018-04-26) Bacca Cortes, Eval Bladimir; Florián Gaviria, Beatriz; Rueda, Sebastián; García, Sergio; Muñoz, Francisco; Salazar, FredyActualmente, las plataformas de robótica móvil han sido usadas en diferentes contextos educativos tales como: básico, medio y Universitario. El estado del arte realizado para este proyecto mostró que 197 artículos científicos han sido publicados en esta área de conocimiento en 10 años (Benitti, 2012). Latinoamérica encara un serio problema en relación a los estudiantes matriculados en carreras de Ingeniería, dependiendo del país, existe una relación de 1 graduado en Ingeniería por cada 4500 a 10000 personas (Argentina, 2014). El Sistema para la Prevención de la Deserción de la Educación Superior (SPADIES) del Ministerio de Educación (Educación, 2014) afirma que la falta de motivación e interacción con artefactos reales que relacionen la teoría y la práctica es un importante aspecto de la deserción. Este proyecto posee como objetivo general el desarrollo de una plataforma para la enseñanza interactiva en un curso básico de programación usando robots móviles programables. Esta plataforma estará constituida por tres ejes fundamentales: el entorno de programación, los robots móviles como artefactos reales que permiten interiorizar los conceptos de programación y fortalecen la motivación a aprender por parte de los estudiantes, y la metodología de enseñanza interactiva.Publicación Acceso abierto Laboratorio remoto para el análisis de dispositivos opto/electrónico.(2018-04-25) Bernal Noreña, Álvaro; García Cedeño, Duván Fernando; Enríquez, Edison FerneyEn este proyecto se han implementado un laboratorio remoto para el aprendizaje de dispositivos electrónicos ópticos y de potencia, mediante el uso de las TICs. Este sistema está compuesto por una plataforma hardware y una interfaz de usuario; la plataforma hardware consta de un conjunto de componentes electrónicos como diodos emisores de luz, opto acopladores y el diodo de potencia, cada una con su respectiva interfaz de acondicionamiento de señal, sistema de control y comunicación con el computador; la interfaz de usuario es una aplicación web que incluye conceptos de sistemas gestores de contenido y aprendizaje.Publicación Acceso abierto Interfaz audiovisual de acceso a las TICs a personas con limitaciones motrices.(2018-04-20) Loaiza Correa, Humberto; Nope Rodriguez, Sandra Esperanza; Restrepo Girón, Andrés David; Mosquera de la Cruz, José Hernando; Porras Galindo, Johan Alejandro; Álvarez Ortega, Rodrigo; Rengifo Bedoya, María Estefanía; González Gutiérrez, FernandoLa creciente capacidad de cálculo junto con la disminución en costo ha masificado el uso de los computadores en las más diversas tareas de la humanidad Desde su creación los computadores y aplicaciones fueron concebidos para personas sin limitaciones psicofisiológicas y con formas de interacción poco naturales.Publicación Acceso abierto “Detección de estados de ansiedad a partir del análisis de imágenes infrarrojas de rostros”.(2018-04-20) Pinedo Jaramillo, Carlos Rafael; Loaiza Correa, Humberto; Nope Rodríguez, Sandra Esperanza; Restrepo Girón, Andrés David; Bedoya, Sebastián; Belalcázar, Hernán; Tenorio, Alejandro; García, Bryan; Fajardo, Edgar; García, José; Quintero, JuliánLos sistemas de seguridad se mantienen en evolución permanente debido a los cambios de estrategia de las organizaciones al margen de la ley. Actividades de gran presencia de personas, como: conciertos, eventos deportivos, celebraciones religiosas y transporte masivo; se han convertido en blanco del accionar delictivo. Ante la imposibilidad de realizar detecciones tempranas y crear alertas con los sistemas de seguridad convencionales, se hace necesario el desarrollo de técnicas de no-contacto que permitan un campo de vigilancia amplio, y que detecten y analicen cambios fisiológicos y de comportamiento en las personas con el fin de generar alertas viables para tomar decisiones de reacción. El diseño de un sistema para determinar las posibles reacciones de una persona mediante análisis termográfico, resulta ser de gran utilidad en situaciones de resolución de conflictos sociales, tales como crímenes que atentan contra las normas establecidas por la sociedad, o en la prevención de actividades en contra de la preservación de la vida, como atentados terroristas. El reconocimiento e identificación de las señales que representan alteración emocional, ante determinadas situaciones, mediante técnicas digitales, ha representado un reto a través de los años, ya que estudios psicológicos y fisiológicos evidencian una relación entre los cambios de estados de ansiedad y las modificaciones en las actividades orgánicas, como son: dilatación de las pupilas, sudoración, tensión muscular, ritmo cardíaco, presión arterial y temperatura corporal, entre otras. Producto de la dificultad de controlar las reacciones internas del cuerpo por parte de las personas, aquéllas constituyen excelentes indicadores para generar alarmas de seguridad. Los antecedentes investigativos referentes a la detección de ansiedad reportan el sensado de señales fisiológicas como la presión volumétrica de la sangre, la conductividad de la piel, el ritmo respiratorio, los electroencefalogramas y otras, además de combinaciones entre ellas para lograr mejores tasas de detección en la fusión de la información que entrega cada una. Dado lo anterior, se hizo un sistema de visión artificial termográfico para analizar imágenes infrarrojas de rostros, que permitiera determinar la alteración emocional, con el fin de vislumbrar a futuro prototipos comerciales que superen las limitaciones de los sistemas actuales. El desarrollo logrado en este proyecto constituye una primera aproximación hacia la identificación de estados de ansiedad mediante técnicas de procesamiento digital de señales, desarrollado en Colombia, y un avance en la línea de investigación en visión artificial y procesamiento de señales en la Universidad del Valle. Los resultados respecto: al diseño de experimentos de provocación de ansiedad, las propuestas de segmentación de las zonas de interés, el método de seguimiento y las propuestas de clasificación, resultan ser un aporte valioso y complementario de trabajos previos realizados en países desarrollados, extendiendo el campo de acción de la termografía aplicada a la biometría.Publicación Acceso abierto Estimación local del espesor de las capas asfálticas y base usando visión artificial.(2018-04-20) Nope Rodríguez, Sandra Esperanza; Bacca Cortes, Eval Bladimir; Barrios Arcila, BrayanLas carreteras públicas son esenciales para el progreso económico de cualquier país, ya que son fundamentales para el incremento en la eficiencia del transporte de bienes, y son una excelente fuente de empleo, Sin embargo, Colombia tiene pocas estadísticas sobre la condición de sus carreteras.