Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
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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 "Identificacion, modelado y control del proceso planta piloto de destilacion para produccion de alcohol carburante"(2018-04-18) González, Jesús Alberto; Machuca, Fiderman; Franco Mejía, Edinson; Acevedo, Jairo Andrés; Franco, Diego Fernando; Espítia Serrato, Erick Salomón; Cruz Cerón, Julián Ramiro de laEl proceso de producción de alcohol carburante de la región demanda grandes retos desde el punto de vista de la automatización; las exigencias de altos consumos de energía requieren el estudio de estrategias de control avanzadas que a pesar de existir información de investigaciones para columnas de destilación, no se encuentran implementadas en las plantas de producción de alcohol carburante de la región. Para obtener estrategias de control es necesario disponer de buenos modelos que reflejen todos los modos dinámicos, para tal efecto en este proyecto se procede a estudiar y diseñar los experimentos para realizar la identificación de la planta a partir de datos experimentales. Simultáneamente se estudian las estrategias de control las cuales son verificadas mediante corridas de simulación. La investigación se desarrolla alrededor de una planta de destilación binaria (PDB) de etanol y agua existente en el Laboratorio de Procesos Químicos de la Facultad de Ingeniería; aquí, la separación de la mezcla etanol-agua se realiza en una columna de platos perforados, la cual es un cilindro vertical en el que se lleva a cabo la ebullición de los componentes de la mezcla. La investigación se orientó al modelado, identificación y simulación, aplicado a la PDB, se analizó el comportamiento estático y dinámico de diferentes variables físico-químicas que intervienen en el proceso, se analizaron las estrategias o configuraciones para el control de las columnas de destilación binaria, se realizó un análisis de sensibilidad, se diseñaron controladores por desacople para las tres configuraciones más relevantes, se analizó el consumo energético para cada uno de los escenarios, se diseñaron las señales de prueba para la identificación fuera de línea, se mejoró el sensado, transmisión y actuación de la planta, se instaló el software de mando y control, un Controlador Lógico Programable y el sistema Scada. Por falta de presupuesto no fue posible la Automatización al 100%, lo que imposibilitó la implementación de muchas de las investigaciones desarrolladas en este proyecto. Sin embargo, los resultados alcanzados permitieron establecer estrategias para ser consideradas en las plantas de destilación de la región. Con la divulgación de los resultados obtenidos al sector productivo se espera fortalecer el acercamiento entre la universidad y los ingenios productores de alcohol, para establecer lazos de cooperación técnica y científica.Publicación Acceso abierto Diseño de un procesador multi-efecto para guitarra eléctrica basado en FPGAs.(2018-04-18) Velasco Medina, Jaime; Liévano Torres, Pedro P.; Guerrero Ramírez, Jorge E.; Rentería Mejía, Claudia P.; Espinosa Duran, John M.; Arteaga Molina, Jaime A.En este proyecto se diseñó un procesador multi-efecto para guitarra eléctrica, el cual genera 14 efectos de audio digital: compressor, expander, noise gate, soft y hard clipping, sigmoidal distortion, sigmoidal piecewise distortion, polynomial distortion, ring modulator, delay, chorus, reverb, flanger, phaser y wah-wah. El procesador es sintetizado en el FPGA EP2C70F896C6 y para su verificación se diseñó un sistema hardware que usa una interfaz de usuario, la cual es visualizada en un LCD Touch Panel para la configuración de los efectos del procesador. El sistema hardware se implementó en el kit de desarrollo DE2-70.Publicación Acceso abierto "Desarrollo de un biorreactor con estimulación magnética y validación en un modelo de implante de piel artificial".(2018-04-18) Pinedo Jaramillo, Carlos Rafael; Cadavid Ramírez, Héctor; Gutiérrez Montes, José Oscar; Criollo Gómez, William David; Martínez Guerrero, Luis Javier; Restrepo, Andrés Fernando; Arce Polanco, Laura Andrea; Muñoz Botina, Jaime Alfonso; Cardozo Londoño, JacobEn este trabajo se detalla el diseño e implementación de un sistema biorreactor asociado a un sistema de generación de campo magnético controlado y espacialmente localizado, que irradia una señal uniforme, de baja frecuencia seleccionable, de baja magnitud ajustable y temporización controlada, actuando sobre un cultivo celular matricial in vitro en proceso de desarrollo y crecimiento, con el fin de verificar la viabilidad y la proliferación de cultivos matriciales in vitro bajo los efectos de campos magnéticos de extrema baja intensidad y frecuencia. Debido a la creciente ubicuidad de los dispositivos tecnológicos en nuestro entorno, tales como: teléfonos celulares, computadores portátiles, tabletas, consolas portátiles de videojuegos y otros dispositivos de enlace inalámbrico, los seres humanos han comenzado a preocuparse por los efectos en la salud causados por un aumento exponencial a la exposición a campos electromagnéticos radiados, que son producidos por los nuevos dispositivos tecnológicos. En las últimas dos décadas, se han realizado estudios para determinar si el aumento de exposición puede dar lugar a efectos perjudiciales para la salud, sin embargo la mayoría de los estudios se han centrado en los campos electromagnéticos de alta frecuencia, tales como los emitidas por los teléfonos celulares y los hornos de microondas, centrados principalmente en determinar si pueden tener efectos cancerígenos. El efecto de la exposición a los campos electromagnéticos de frecuencia extremadamente baja en sistemas celulares humanos todavía sigue sin determinarse. Pensando en esto, en el proyecto se desarrolla un prototipo biotecnológico con el fin de cultivar células in vitro, creando un ambiente controlado que es sometido a radiación electromagnética de extremada baja intensidad y frecuencia. Al mismo tiempo, se implementa un protocolo de pruebas y ensayos experimentales, para determinar la viabilidad funcional del diseño y verificar algunas implicaciones en el comportamiento biológico del cultivo.Publicación Acceso abierto Marcha asistida con un exoesqueleto : plataforma caminadora.(2018-04-18) Ramírez, José Miguel; Arango, Gloria Patricia; Buitrago, José Tomás; Hoyos, Adolfo; Barona Trujillo, Leidy Melissa; Salas, BladimirEn Colombia cerca de un 3% de personas están en situación de discapacidad con problemas para moverse o caminar. Las lesiones en las articulaciones tienen implicaciones económicas debido a los largos periodos de recuperación y consecuencias sociales si la rehabilitación no es la adecuada. Como la mayoría de los procesos de rehabilitación se realizan de forma manual, interesa el desarrollo de sistemas de soporte a la marcha en el proceso de rehabilitación. La tecnología robótica puede enseñar a las personas que tienen lesiones en los miembros inferiores o en la médula espinal a caminar a través de la repetición asistida de pasos, todos regulares y simétricos, actividad imposible de realizar sin un soporte mecatrónico. Este proyecto desarrolla asistencia a una persona durante la marcha con un exosqueleto de miembros inferiores, al realizarla sobre una plataforma caminadora; se requiere que la velocidad de la caminadora se sincronice automáticamente con la velocidad variable promedia de la marcha del humano (disturbio principal del sistema, medible), de forma que camine en una misma posición con respecto al suelo. Para ello, se estudia el estado del arte, se analiza la marcha humana, se especifica, diseña y desarrolla la plataforma caminadora y finalmente se valida el alcance de las especificaciones. Las actividades para lograr lo anterior, se plantearon a partir de la metodología para el desarrollo de proyectos de control. La plataforma desarrollada consiste en una caminadora comercial, con sistemas de soporte para el acceso del paciente, con un control en cascada de posición y velocidad; la medida de posición es un sistema de visión artificial, con capacidad de esqueletizar la marcha del paciente; un controlador permite estabilizar el sistema de control de posición, con errores permanentes en el rango de aceptación; un sistema de adquisición de datos recibe la señal de velocidad y aplica la acción requerida en la velocidad de la banda, calculada desde un computador con un sistema de supervisión y control. El desempeño de la plataforma se validó correctamente mediante un protocolo de prueba acordado con los terapeutas, confirmando el alcance propuesto de desarrollar una plataforma caminadora sincronizada al exoesqueleto. La investigación se orientó hacia los aspectos de la ingeniería biomédica relacionados con el manejo de discapacidades en el sistema muscoloesquelético. Desde el punto de vista médico, la investigación se relacionó con las áreas de ortopedia y rehabilitación. El proyecto ha sido integrador de varias disciplinas, involucrando para su desarrollo un grupo de investigación de la ingeniería y otro de la salud, con un total de tres profesores investigadores, un estudiante de maestría, dos pregrados de fisioterapia y dos pregrados de ingeniería electrónica. Los resultados del proyecto se presentaron en un congreso internacional, en internet y en una revista indexada. A futuro se espera generar teorías y contribuciones tecnológicas en la coordinación humano-exoesqueletocaminadora para apoyar la marcha humana, que permitan desarrollar ayudas terapéuticas para la rehabilitación de personas con problemas para la marcha.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.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 Obtención en campo de la respuesta en frecuencia de un transformador de potencia energizado.(2018-04-20) Aponte Mayor, Guillermo; Gómez Luna, Eduardo; Cadavid Ramírez, Héctor; Pleite Guerra, JorgeEn el proyecto de investigación realizado se llevó a cabo la ejecución de la prueba de respuesta en frecuencia en un transformador de potencia energizado, de una subestación del sistema eléctrico. El proyecto consistió en llevar un prototipo de laboratorio de IFRA on-line (baja tensión, hasta 1kV) a un equipo IFRA on-line de alta tensión (hasta 15kV), para lo cual la empresa del sector Eléctrico EMCALI permitió realizar pruebas en un transformador Móvil de 34.5/13.2 kV-28MVA, ubicado en la Subestación Sur del sistema eléctrico de Cali. Para el proyecto, GRALTA aportó el método desarrollado en laboratorio y los equipos principales para llevar a cabo la prueba FRA on-line; la Universidad del Valle el presupuesto para llevar montar el prototipo funcional a campo y la empresa EMCALI el espacio y el transformador donde se realizaron todas las pruebas.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 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 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 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 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 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 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 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.