Tesis y disertaciones

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https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/4503

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    A Methodology to Compare the Effects of Demand-Side Management Strategies in the Planning of Islanded/Isolated Microgrids
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Oviedo Cepeda, Juan Carlos ; Solano Martínez, Javier Enrique ; Duarte Gualdrón, César Antonio ; Blanco Solano, Jairo ; Petit Suárez, Johann Farith ; Torres Barreto, Martha Liliana ; Mojica Nava, Eduardo ; Hissel, Daniel
    La integración del dimensionamiento, el despacho, la gestión de la demanda gestión de la demanda y la fijación de tarifas desde la planificación de las microrredes aisladas puede reducir potencialmente los costos totales y los pagos de los clientes o aumentar la utilización de energías renovables. A pesar de estos beneficios, hay una escasez en la literatura que explore cómo estas características afectan a la planificación de las microrredes aisladas. Más aún, la literatura revisada carece de una metodología capaz de integrar los cuatro aspectos para medir sus impactos sobre la planificación de microrredes aisladas. Para llenar este vacío, esta tesis propone una metodología que integra los cuatro aspectos y la incorpora como un programa de software libre. La metodología utiliza módulos como bloques de construcción para representar los modelos de las fuentes de energía, los sistemas de almacenamiento, las funciones de respuesta de la demanda de los clientes y las estrategias de gestión de la demanda, entre otros. El enfoque modular permite a los planificadores de microrredes llevar a cabo sus análisis simplemente eligiendo los bloques de construcción que se ajustan a las características de sus proyectos de microrredes aisladas. La formulación matemática garantiza que cada bloque de construcción siga las Reglas Convexas Disciplinadas, lo cual garantiza la convexidad de la formulación resultante. Por lo tanto, la metodología propuesta puede garantizar la unicidad y la optimalizad de la solución, independientemente de la arquitectura de la microrred o de los bloques de construcción que elijan los planificadores.
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    A study of the inhibition of second stage hydrocraking catalysts by weakly basic nitrogen-containing compounds
    (Universidad Industrial de Santander, 2017) Celis Cornejo, Carlos Mauricio ; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel ; Pérez Martínez, David de Jesús ; Maugé, Françoise ; Moreno Lopera, Jorge Andrés ; Maradei García, María Paola ; Viejo Abrante, Fernando ; Mejía Ospino, Enrique
    El procesamiento de crudos cada vez más pesados plantea un reto enorme en las refinerías modernas, respecto a la eliminación de los heterocompuestos y mejoramiento de estas cargas mediante hidroprocesos. En esta contribución, se identifican las especies químicas más refractarias al hidrotratamiento en un gasóleo de vacío Colombiano, empleando espectrometría de masas de alta resolución. Estos análisis permitieron evidenciar una alta abundancia relativa de las especies parcialmente hidrogenadas de los compuestos nitrogenados tipo pirrólicos, cuyo carácter es levemente básico. El efecto de estos compuestos débilmente básicos sobre el desempeño de un catalizador convencional de hidrocraqueo se evaluó a diferentes niveles de nitrogenados, variando no solo la cantidad, sino la fracción entre las especies seleccionadas. Los ensayos catalíticos se efectuaron siguiendo la reacción de fenantreno, a temperaturas entre 623, 638 y 653 K, velocidades espaciales entre 1.3 y 2.2 h-1, y nitrógeno total entre 0, 1 y 5 ppm en la carga. El análisis estadístico de este diseño experimental permitió obtener una correlación entre las variables operacionales y establecer que el efecto de los nitrogenados es evidente en la selectividad hacia los productos tipo naftaleno y tetralina. Para dar una explicación factible a las observaciones experimentales, se llevaron a cabo simulaciones con DFT en mordenita, para modelar un sitio de Brønsted y evaluar la adsorción de distintos compuestos nitrogenados y poliaromáticos. Los nitrogenados débilmente básicos mostraron una tendencia a protonarse cuando interaccionan con los sitios ácidos, igual que los más básicos. Para validar esta predicción hecha por los cálculos, se desarrolló una metodología para seguir la adsorción de compuestos nitrogenados pirrólicos en fase líquida, sobre una zeolita protonada, mediante ATR-IR. Los resultados de este trabajo permiten concluir que los compuestos débilmente básicos pueden causar efectos inhibitorios significativos, incluso en pequeñas concentraciones (<5 ppm de N) en la carga.
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    A supervised classification system of spectral images acquired with a single pixel optical architecture and side information
    (Universidad Industrial de Santander, 2019) Sanchez Quiroga, Karen Yaneth ; Arguello Fuentes, Henry, dir.
    Las imagenes espectrales proporcionan una gran cantidad de informaci ´ on que permite re- ´ alizar diversas tareas de procesamiento, como clasificacion, con gran precisi ´ on. Sin embargo, ´ debido a la alta dimensionalidad de los datos, procesar, transmitir y almacenar dicha informacion es costoso. En los ´ ultimos a ´ nos, la compresi ˜ on de im ´ agenes espectrales (CSI) ha ´ emergido como una nueva tecnica de adquisici ´ on que adquiere proyecciones codificadas de ´ la escena espectral aplicando diferentes patrones de codificacion, reduciendo considerable- ´ mente los costos de almacenamiento y transmision. Variando la estrategia de muestreo, varios ´ dispositivos CSI, con diferentes configuraciones opticas, se han desarrollado, donde la arqui- ´ tectura de camara de un solo p ´ ´ıxel (SPC) sobresale por bajo costo de implementacion. Tradi- ´ cionalmente, una reconstruccion completa de la escena subyacente es necesaria para realizar ´ cualquier tarea de procesamiento, lo que implica resolver un problema de optimizacion com- ´ putacionalmente costoso. El objetivo de este proyecto es realizar clasificacion de im ´ agenes ´ espectrales utilizando directamente mediciones CSI, evitando la reconstruccion completa de ´ la escena. Las mediciones de CSI se adquiriran mediante la implementaci ´ on en el laboratorio ´ de una SPC. Ademas, dada la baja resoluci ´ on espacial del sensor SPC, se propone obtener ´ informacion complementaria a trav ´ es de un sensor RGB auxiliar, que tiene una resoluci ´ on es- ´ pacial mas alta. Utilizando la informaci ´ on de ambos sensores, este trabajo propone dise ´ nar los ˜ patrones de codificacion SPC considerando la agrupaci ´ on de p ´ ´ıxeles con caracter´ısticas similares en la imagen RGB. Luego, es posible extraer caracter´ısticas de la escena para realizar una clasificacion directa. Por lo tanto, es posible obtener un mapa de clasificaci ´ on, utilizando ´ una maquina de soporte vectorial de manera r ´ apida y con alta precisi ´ on sin requerir una etapa ´ de reconstruccion. En general, se obtuvo una precisi ´ on global de ´ 95.41%, 97.29%, 97.72% y 99% utilizando la “Pavia University”, “Pavia Center”, “Salinas”, y “granos de cacao” adquiridos en un laboratorio optico, respectivamente.
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    Acciones de grupos profinitos sobre espacios profinitos
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-04-01) Villamizar Tarazona, Andrés Yamith ; Pinedo Tapia, Héctor Edonis ; Camargo García, Javier Enrique ; Hernández Arzusa, Julio César
    Sean I un conjunto dirigido y C una categoría. En el marco de la teoría de categorías, una clásica construcción es el llamado límite inverso asociado a un sistema inverso indizado por I; en particular, un espacio profinito X se define como el límite inverso de un sistema inverso conformado por espacios topológicos finitos y discretos, o de manera equivalente como se expresa en (Magid, 2014, p. 50), X es un espacio compacto, Hausdorff y totalmente disconexo. Adicionalmente, un grupo topológico G es un grupo profinito si visto como espacio topológico es profinito. Uno de los objetivos de este trabajo es analizar la estrecha relación que existe entre los grupos profinitos y la Teoría de Galois. Por otro lado, el concepto de acción parcial de grupo nace en el contexto de las C^*-álgebras, en medio de los trabajos realizados por el matemático brasileño Ruy Exel, sin embargo, la idea de acción parcial de un grupo sobre un conjunto fue introducida en (Exel, 1998), y generaliza la noción de acción de grupo. Sea G un grupo y \varphi una acción de G sobre un espacio topológico X. La relación de órbita asociada a \varphi, junto con el espacio de órbitas (usualmente denotado por X/G) y la proyección \ps_G:G : X\rightarrow X/G, son conceptos destacados en el estudio de las acciones de grupo. Este trabajo se enfoca por un lado en estudiar condiciones establecidas en (Magid, 2014, Section 2.4), bajo las cuales X/G es profinito, y para que la proyección G admita secciones continuas; por otro lado, el interés es presentar formalmente las acciones parciales de grupo y extender al contexto parcial los resultados analizados en (Magid, 2014, Section 2.4).
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    Acilación enantioselectiva y quimioselectiva de (R,S)-propranolol catalizada por lipasa B de Candida antarctica: Un enfoque teórico y experimental
    (Universidad Industrial de Santander, 2015) Escorcia Cabrera, Andrés Mauricio ; Doerr, Markus Hans Oliver ; Daza Espinosa, Martha Cecilia ; Restrepo Cossio, Albeiro Alonso ; Cárdenas Carvajal, Constanza ; López Giraldo, Luis Javier ; Blanco Tirado, Cristian ; Cabrera Muñoz, Zaida Tamara
    En esta tesis se realizó un estudio experimental y computacional de la acetilación de (R,S)-propranolol catalizada por lipasa B de Candida antarctica (CalB) en tolueno. Experimentalmente se encontró que CalB exhibe una enantioselectividad moderada (E = 61-63) y una quimioselectividad exclusiva que favorece la formación más rápida del R-O-acetil-propranolol, el cual se obtuvo con una pureza enantiomérica del 95-96 % a un grado de conversión del 21-33 %. Esta reacción involucra dos pasos. El primero (acilación) conduce a la formación de una acil-enzima reactiva. La quimio- y enantioselectividad se origina en el segundo (desacilación), cuando la acil-enzima transfiere el grupo acilo al propranolol. Ambos pasos ocurren vía la formación de un complejo enzima-sustrato no covalente inicial (complejo de Michaelis; CMC) y un intermediario tetraédrico (IT). La parte computacional de esta tesis se enfocó en la reacción de desacilación. Se modelaron los CMCs e ITs utilizando simulaciones combinadas de acoplamiento y dinámica molecular (DM). Adicionalmente, se calcularon los perfiles de reacción para la transformación de R- y S-propranolol utilizando un enfoque de mecánica cuántica/mecánica molecular (MC/MM). Únicamente se identificaron CMCs reactivos en los que el grupo hidroxilo del R- y S-propranolol se encuentra disponible para ser acilado por CalB. Se encontró además que la barrera de energía para la transformación de R-propranolol es 4.5 kcal/mol más baja que la del S-propranolol. También se identificaron las interacciones enzima-sustrato que son responsables de la enantioselectividad. Por otro lado, en contraste con lo que se sugiere comúnmente para las reacciones catalizadas por lipasas, se encontró que el IT no es una buena representación de los estados de transición. En general, los resultados computacionales proveen una explicación para la quimio- y enantioselectividad, así como elementos guía para mejorar la síntesis enantioselectiva del propranolol mediante un rediseño racional de CalB o de las condiciones de reacción.
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    Actividad fotocatalitíca inducida con luz visible de porfirinas de Co, Cu, Zn y H adsorbidas sobre TiO2: Generación de •OH
    (Universidad Industrial de Santander, 2009) Granados Oliveros, Gilma ; Páez Mozo, Édgar Alberto ; Martínez Ortega, Fernando ; Aya Ramírez, Orlando ; Mejía Ospino, Enrique ; Peón Peralta, Jorge ; Erra-Balsells, Rosa
    En este trabajo se estudió la actividad fotocatalítica inducida con luz visible de tetra(4- carboxifenil)porfirina de Co(II), Cu(II), Zn(II) y sin metal, adsorbidas en la superficie de TiO2 (TcPPM/TiO2) en solución acuosa y en presencia de O2. En estas condiciones, los aniones radicales superóxido (O2•-) son las especies principalmente generadas. Sin embargo, no son suficientemente oxidantes para realizar la degradación de la mayoría de contaminantes orgánicos recalcitrantes disueltos en agua, limitando la aplicabilidad de este tratamiento. Con el objeto de mantener la ventaja de la radiación visible, una cantidad de peróxido de hidrógeno se agregó a la suspensión generando especies más reactivas que O2•-, como los radicales hidroxilo (•OH). En estas condiciones, se logró la degradación de la atrazina que es un contaminante común de aguas y suelos. El rol de las especies formadas se evidenció mediante reacciones prueba. La formación de O2•- se evidenció mediante la degradación de luminol y la formación de •OH se evidenció mediante la oxidación de tereftalato de sodio. Desde el punto de vista ecológico, la formación de oxidantes poderosos como •OH con luz visible es de gran interés y surge como una alternativa en el tratamiento de aguas residuales contaminadas. Adicionalmente, se examinó la influencia del centro metálico en la fotoactividad de TcPPM/TiO2. Puesto que el metal perturba la nube electrónica- de las porfirinas, la fotoactividad se interpretó en términos de la energía del orbital LUMO (determinado por cálculos cuánticos, B3LYP/LANL2DZ) y del tiempo de vida media del estado excitado del sensibilizador (tomado de reportes de la literatura). Las tendencias obtenidas muestran que el factor energético es el más importante, lo cual puede contribuir en el diseño de nuevos fotosensibilizadores con mayores eficiencias fotocatalíticas.
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    Actividad reproductiva y dinamica poblacional de rhipidomys fulviventer (rodentia:cricetidae) en la cordillera oriental colombiana
    (Universidad Industrial de Santander, 2019) Villamizar Ramirez, Angela Maria ; Ramirez Pinilla, Martha Patricia, dir. ; Serrano Cardozo, Victor Hugo, dir.
    Estudiamos la actividad reproductiva y dinámica poblacional de Rhipidomys fulviventer en un bosque andino de roble en la Cordillera Oriental de Colombia. Se realizó un seguimiento poblacional mensual de octubre de 2014 a septiembre de 2015 y de septiembre de 2016 a enero de 2018, mediante capturas en cinco estaciones fijas en un intervalo altitudinal de 2530 a 2657 m. La condición reproductiva en hembras se estableció por observación de características morfológicas externas y por el análisis de muestras de frotis vaginales para la determinación de la fase del ciclo estral y en los machos se describió su actividad reproductiva mediante histología testicular. Así mismo, se estimó la distribución, fluctuación y asociación del número de individuos capturados y la estructura etaria con la precipitación a lo largo del tiempo, así como la longevidad, la proporción de sexos y las probabilidades de supervivencia y recaptura utilizando el modelo Comarck-Jolly-Seber (CJS). En esta población de R. fulviventer las hembras tienen un patrón de poliestría no estacional sin presentar una relación entre la frecuencia de hembras reproductivas en cada estado y la variación del promedio mensual de lluvias; los machos adultos estuvieron activos reproductivamente, presentando espermatozoides todos los meses. Se encontró que el número de individuos capturados es variable sin relación con el régimen de lluvias, una supervivencia constante moderada-alta, una tasa de recaptura moderada y, diferencias entre machos y hembras en las tasas de recapturas, las áreas de actividad y las distancias medias recorridas, sugiriendo un sistema de apareamiento promiscuo. ___________________ *
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    ¡Agua sí, oro no! La defensa de los derechos al ambiente sano, al agua y a la participación ambiental en el caso del páramo de Santurbán
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Celis Serrano, Luz Mayela ; Acevedo Guerrero, Javier Alejandro ; Carretero Pardo, José Jans ; Ramírez Ramírez, José Orlando
    Los ecosistemas de páramo en Colombia presentan una alta diversidad de especies y hábitats prestando importantes servicios ecosistémicos, en especial en la regulación del ciclo hídrico: allí nacen las principales estrellas fluviales del país que abastecen el 70% de los colombianos, almacenan y capturan gas carbónico y contribuyen en la regulación del clima regional. Estos ecosistemas han sido y están siendo afectados por las actividades humanas de alto impacto, como lo es la minería. Uno de estos ecosistemas del cual dependen más de 2 millones de habitantes es el páramo de Santurbán. Ante la gravedad e importancia de la problemática ambiental anteriormente descrita, se ha establecido como problema de investigación la siguiente pregunta: ¿en cuáles han sido las estrategias jurídicas usadas para la defensa del agua y el páramo de Santurbán, su fundamento y relación con el DIDH? El presente proyecto de grado aborda el tema de la protección del ecosistema del páramo de Santurbán y su agua desde el derecho ambiental, el constitucionalismo y la defensa de los derechos humanos. Para abordar el tema se usó una metodología descriptiva y analítica basada en un enfoque cualitativo para un estudio de caso. En el primer capítulo, se aborda en el derecho Internacional el derecho al ambiente sano, participación ambiental y el derecho al agua. En el segundo capítulo, se hace una revisión jurisprudencial de los derechos nombrados anteriormente. En el tercer capítulo, se explica la importancia del páramo de Santurbán, la jurisprudencia sobre este ecosistema y las posibles afectaciones si fuese a darse la explotación minera a gran escala. En el último capítulo se analizan la defensa jurídica en el litigio estratégico para proteger al páramo de Santurbán de las amenazas extractivistas Finalmente se concluye la importancia de la declaratoria del páramo de Santurbán como sujeto de derechos con el fin de que este ecosistema tenga otra figura jurídica de mayor protección.
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    Ajuste cultural de poblaciones marginales a partir de los modelos de aceptación tecnológica y comportamiento ciudadano
    (Universidad Industrial de Santander, 2015) Vera Mercado, Erik José ; Carrillo Caicedo, Gilberto ; Peña de Carrillo, Clara Inés ; Gómez Perdomo, Jonatan ; García García, Francisco ; Patiño Benavides, Gonzalo Alberto ; Llamosa Villalba, Ricardo
    El presente trabajo de investigación propone un ajuste cultural a partir de los modelos de aceptación tecnológica y comportamiento ciudadano en el marco de Gobierno Electrónico Orientado al Ciudadano (G2C). La combinación de las variables ajuste cultural (ACUL), promoción del comportamiento ciudadano (PCOM) y aceptación tecnológica de las misiones de un juego de realidad alternativa (ATEC), evidenció cómo, mediante el uso de la tecnología, se puede incrementar el nivel de convivencia entre los ciudadanos y mejorar el ofrecimiento de servicios a los mismos de parte del gobierno. Con este modelo los gobiernos podrán facilitar la adaptación cultural y tendrán herramientas para mejorar sus programas de gobierno electrónico orientados al ciudadano puesto que evidencia la relación existente entre la cultura, el comportamiento ciudadano y la aceptación tecnológica. En esta tesis se plantea la pregunta de investigación ¿Es posible diseñar un modelo de ajuste cultural en el marco de gobierno electrónico orientado al ciudadano, integrado por los componentes comportamiento ciudadano y aceptación tecnológica aplicado a poblaciones marginales de la sociedad? Para responder esta pregunta se toma como punto de partida epistémico el ciudadano Colombiano como sujeto cognoscente que se relaciona con su objeto que es la realidad Colombiana. Esta tesis analiza la dinámica de la relación del sujeto (una población marginal colombiana) con su objeto (contexto sociocultural), y propone acciones para transformar dicha dinámica.
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    Ajuste dinámico del soporte lumbar y la inclinación del asiento de una silla de conducción, en la presión intradiscal de la espalda baja
    (Universidad Industrial de Santander, 2023-03-02) Ortiz Pinto, Luis Alfonso ; Maradei García, María Fernanda ; Galindo Estupiñán, Zuli Tatiana ; Mosquera Navarro, Rodolfo
    La presión intradiscal en la zona lumbar en posición sedente se ha relacionado con el dolor lumbar. La configuración de un asiento de conducción debe permitir la reducción de la presión intradiscal. La intención de este estudio es evaluar el efecto que tiene el ajuste dinámico del soporte lumbar y de la inclinación del asiento de una silla de conducción, en la presión intradiscal de la espalda baja, para determinar menores cargas articulares por medio de la elaboración de un modelo biomecánico en el programa OpenSim para una postura de conducción según los parámetros ergonómicos de la literatura. Se configuraron las variables como factores y sus niveles de la siguiente forma: la inclinación del asiento se hizo variar desde -10° a +10° con respecto a la horizontal 0°, la prominencia del soporte lumbar se modificó entre 10 mm y 50 mm y para la ubicación del soporte lumbar se usó la alineación en L2-L3, L3 Y L3-L4, la variable respuesta fue la presión intradiscal en L4-L5. Los resultados obtenidos mostraron que una variación del soporte lumbar entre 30 y 50 mm y la inclinación del asiento entre -4 y +4 ubicando el soporte lumbar que coincida con las vértebras L3 ó L3-L2, tiene un efecto significativo en la reducción de la presión intradiscal en L4-L5 con los valores más bajos, que se asocian con la reducción del dolor lumbar.
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    Alcance e incidencia de la flexibilidad probatoria en los procesos de restitución de tierras de cara a los derechos fundamentales de verdad y justicia: estudio de casos del Magdalena Medio y sur del Cesar fallados por el Tribunal Superior Del Distrito Judicial de Cúcuta durante los años 2017 al 2021
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-09-22) Evan Martínez, Silvia Juliana ; Peñaranda Molina, Carlos Alfonso ; Martín Peré, Elisa María ; Serrano Gómez, Rocío
    Esta investigación estudia la postura de flexibilidad probatoria en las sentencias proferidas en los procesos de restitución de tierras de competencia del Tribunal Superior del Distrito Judicial de Cúcuta, con el fin de conocer su alcance e incidencia en los derechos a la verdad y justicia de las víctimas de despojo y abandono forzado. Ello se logra a través de un estudio minucioso de los criterios de flexibilidad probatoria en casos de violaciones graves a los derechos humanos desarrollados por la Corte Interamericana de Derechos Humanos, la Corte Constitucional y el Consejo de Estado, para luego, desde tres aspectos: aplicación de los criterios de flexibilidad en las sentencias de restitución de tierras, alcance de la presunción de veracidad en el dicho de la víctima, y estándar probatorio aplicado, determinar el impacto de dicha postura en los derechos mencionados.
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    Alcances del concepto de perdón como virtud política, dentro del marco del Acuerdo de Paz en Colombia
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Rodríguez Mantilla, Diana Rocío ; Cáceres Malagón, Jorge Andrey ; Suárez Pinzón, Ivonne ; Torres Bayona, Daniel Fabián
    Durante siglos el concepto de perdón ha sido visto desde una óptica casi exclusivamente religiosa, debido, entre otras razones a sus orígenes. No obstante, en la actualidad ha ganado fuerza no sólo en la reflexión filosófica, sino en la política y jurídica, la idea que este concepto puede resultar de gran ayuda para apoyar procesos de paz como el colombiano, en donde al igual que ha sucedido en muchas otras regiones del mundo, luego de terminar una confrontación armada quedan aún muchas heridas por sanar y rencores que no se disipan tan fácilmente luego de dictar sentencia a los criminales, o peor aún, cuando se presenta la impunidad en estos escenarios. Por este motivo se debe rescatar su valor y luego de reconfigurar su sentido, colocarlo al servicio de la justicia, no como su reemplazo, sino como un complemento más que necesario, motivo por el cual el perdón nunca se opone a la justicia y menos aún a la obligación de recordar y mantener la memoria. Dicha tarea requiere de la reflexión de autores que han iniciado ya antes esta misión como la filósofa Alemana Hannah Arendt o Jacques Derrida entre otros, de la mano de quienes se irá configurando esta perspectiva, así como de la reflexión del Derecho.
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    Algoritmo de optimización para recuperar una señal compleja a partir de patrones de difracción codificados en cristalografía de rayos X
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Angarita Pallares, Jhon James ; Pinilla Sánchez, Samuel Eduardo ; Argüello Fuentes, Henry ; Henao Martínez, José Antonio ; Rueda Chacón, Hoover Fabián
    La recuperación de la fase (PR, de sus siglas en inglés Phase Retrieval) es un problema presente en muchas aplicaciones como óptica, imágenes astronómicas, biología computacional y cristalografía de rayos X (XC, de sus siglas en inglés X-ray Crystallography). Este último es el objeto de estudio de este proyecto. PR en cristalografía de rayos X es un problema inverso mal condicionado que consiste en recuperar una señal compleja a partir de medidas de intensidad sin fase capturadas en un sensor óptico. Recientemente, se ha demostrado que una señal en XC se puede representar de forma escasa en el dominio de Fourier. Este hecho implica que el número de medidas de intensidad requeridas para recuperar la fase en XC está determinada por la escasez de la señal en el dominio Fourier, la cual es mucho más pequeña que el tamaño de la misma. Sin embargo, la complejidad computacional de los algoritmos para recuperar la fase aún depende del tamaño de la señal a reconstruir, lo que implica una mayor complejidad computacional y elevados tiempos de cómputo. Por lo tanto, este trabajo propone un algoritmo de reconstrucción que explota la escasez de la señal al agrupar conjuntos de píxeles en su representación escasa, llamados súper-píxeles, con el fin de reducir el número total de incógnitas en el problema inverso. De esta forma, disminuir sustancialmente el costo computacional de su reconstrucción.
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    Algoritmo de reconstrucción de imágenes a partir de proyecciones espectrales aleatorias usando regularizadores de bajo rango
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-05-05) Gélvez Barrera, Tatiana Carolina ; Argüello Fuentes, Henry ; Duarte Gualdrón, César Antonio ; Bautista Rozo, Lola Xiomara ; Galvis Carreño, Laura Viviana ; Basarab, Adrian ; Carlsson, Marcus
    El uso de información previa es crucial en la solución de problemas inversos mal condicionados en el procesamiento de imágenes. Esta tesis estudia el denominado bajo rango como información previa de una imagen espectral (IE) abordando la pregunta de investigación ¿Cómo aprovechar la propiedad de bajo rango para resolver problemas de recuperación de imágenes espectrales? Una IE puede ser modelada como un arreglo tridimensional con dos dimensiones espaciales y una dimensión espectral. Típicamente, las escenas naturales contienen redundancia en las respuestas espectrales y similitudes en las estructuras espaciales, tal que la propiedad de bajo rango indica que una IE se encuentra en un subespacio de baja dimensión. Sin embargo, la literatura omite comúnmente un aspecto crítico relacionado con la distinta connotación que tiene la propiedad de bajo rango en las dimensiones espaciales y espectral. Por lo tanto, esta tesis analiza la propiedad de bajo rango por medio de premisas teóricas y estudios empíricos para determinar cómo emplear el bajo rango, obteniendo las siguientes contribuciones principalmente. Un enfoque que incorpora la propiedad de bajo rango implícitamente en la arquitectura de una red neuronal, proponiendo una alternativa a la formulación típica de una función de regularización. Además, se introduce el concepto de similitud de rango-uno asumiendo que las correlaciones estructurales en una IE son preservadas a lo largo de las bandas espectrales. Este concepto determina una dimensión adicional a las dimensiones espaciales y espectral para emplear la propiedad de bajo rango. Finalmente, se presenta la implementación y desarrollo de cuatro algoritmos de recuperación de imágenes espectrales, cubriendo formulaciones de optimización convexa y aprendizaje profundo que consideran la propiedad de bajo rango en la dimensión espacial, espectral, de similitud, y desde el punto de vista global y no-local. En particular, se abordan los problemas de eliminación de ruido, super-resolución, fusión, fusión compresiva, y reconstrucción compresiva, superando los métodos de referencia comparativa en métricas de calidad objetivas y visuales.
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    Algoritmo de recuperación de fase de súper resolución basada en información de escasas
    (Universidad Industrial de Santander, 2021) Bacca Quintero, Jorge Luis ; Argüello Fuentes, Henry ; Meneses Fonseca, Jaime Enrique ; Bautista Rozo, Lola Xiomara ; Ramírez Silva, Ana Beatriz
    La recuperación de la fase de alta resolución RFAR es un problema matemático inverso presente en imágenes óptica difractivas, el cual consiste en estimar una imagen de alta resolución a partir de medidas sin fase de baja resolución. Esta tesis estudia RFAR en un sistema ´óptico de patrones difractivos codificados, el cual introduce una apertura codificada (AC) para modular la fase, permitiendo adquirir múltiples proyecciones desde el mismo objeto. Esta tesis doctoral considera dos escenarios de superresolución (i) computacional, donde las características del sensor determinan la resolución de la imagen recuperada, es decir, el tamaño de píxel del sensor es menor que el del AC, y (ii) físico, donde la resolución de la imagen esta´ determinada por la resolución de la AC, asumiendo que el tamaño de píxel de AC es menor que la del sensor. Además, la estructura espacial de las AC puede diseñarse para mejorar la calidad de la estimación por lo tanto se desarrollan diferentes estrategias de diseño. Po otro lado, la literatura en algoritmos de recuperación han demostrado que las formulaciones no convexas superan los métodos convexos, requiriendo menos mediciones y complejidad computacional para recuperar la imagen. Sin embargo, la mayoría de los métodos no convexos se basan en una función de perdida no suave y no incluyen información previa sobre la señal, como los escases. Por lo tanto, esta tesis estudia una función objetivo de mínimos cuadrados no convexos suavizada, donde se incluye algunos conocimientos previos sobre la señal, como escases, variación total y aprendizaje de los datos. Los resultados de la simulación muestran que los esquemas propuestos superan los métodos más avanzados en la reconstrucción de la imagen de alta resolución. Esta tesis también muestra que la calidad de la reconstrucción utilizando AC diseñada es superior a la de los conjuntos no diseñados.
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    Algoritmo eficiente, robusto y con restricciones de similitud para el aprendizaje subespacial y la agrupación en clústeres con aplicaciones en imágenes comprimidas
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-05-04) Hinojosa Montero, Carlos Alberto ; Argüello Fuentes, Henry ; Pertuz Arroyo, Said David ; Bautista Rozo, Lola Xiomara ; Galvis Carreño, Laura Viviana ; Carlsson, Marcus ; Niebles, Juan Carlos
    El uso directo del algoritmo Sparse Subspace Clustering (SSC) en HSI presenta tres problemas principales: (1) Las HSI generalmente tienen ruido debido a su alta variabilidad de la información espectral y el ruido del sensor, lo que puede disminuir el rendimiento del agrupamiento si no se maneja adecuadamente; (2) Debido a la alta dimensionalidad de las HSI y la complejidad computacional de SSC, la mayoría de los algoritmos de agrupamiento trabajan en pequeñas regiones de interés seleccionadas; (3) dado que SSC ignora la información espacial en los HSI, su capacidad de discriminación es limitada, lo que dificulta la homogeneidad espacial de los resultados del agrupamiento. Esta tesis propone diseñar, desarrollar y simular un método eficiente, robusto y con restricciones de similitud para el agrupamiento subespacial, el cual pretende abordar estos tres problemas mencionados anteriormente. Específicamente, el capítulo 2 explora la inclusión de un término de regularización que reduce el ruido y mejora la precisión del agrupamiento. El capítulo 3 propone un algoritmo escalable que extrae características espaciales y realiza la agrupación de manera eficiente con alta precisión. El capítulo 4 adopta ideas de los dos capítulos anteriores para desarrollar un algoritmo rápido y robusto para HSI. Finalmente, los capítulos 5 y 6 proponen diferentes estrategias para realizar el agrupamiento directamente en las medidas comprimidas, evitando la reconstrucción.
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    Algoritmo Semisupervisado para el etiquetado de imágenes basado en métodos de aprendizaje profundo
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-03-30) Plazas Wadynski, Miguel Alberto ; Ramos-Pollán, Raúl ; Martínez Carrillo, Fabio ; Pedraza Ferreira, Gabriel Rodrigo ; Cruz Roa, Ángel Alfonso
    Las técnicas de aprendizaje semi-supervisado (SSL) exploran estrategias para el descubrimiento progresivo de la estructura oculta y latente de los datos. Para ello, estas estrategias hacen propagación de información supervisada sobre datos no etiquetados, que se utilizan posteriormente para reforzar el aprendizaje. Estos esquemas son beneficiosos en la teledetección, donde se agregan miles de imágenes nuevas todos los días y los resultados del etiquetado manual son prohibitivos. Este trabajo presenta un enfoque novedoso de aprendizaje profundo semi-supervisado basado en conjuntos que inicialmente toma un subconjunto de datos etiquetados 𝒟ℓ, que representa la estructura latente de los datos, y propaga etiquetas de forma progresiva y automática desde un conjunto de datos de expansión sin etiquetar 𝒟𝓊. La estrategia de ensamble es un conjunto de clasificadores cuyas predicciones se recopilan para derivar una predicción consolidada. Solo aquellos datos que tienen una predicción de alta confianza se consideran etiquetas recién generadas. El enfoque propuesto se validó exhaustivamente en cuatro conjuntos de datos públicos, logrando resultados apreciables en comparación con los métodos de última generación en la mayoría de las configuraciones evaluadas. Para todos los conjuntos de datos, el enfoque propuesto logró una puntuación de F1-score y un Recall de hasta un 90%, en promedio. El esquema SSL y recursivo también demostró una ganancia promedio de ~2% en la última etapa de entrenamiento en conjuntos de datos grandes.
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    Almacenamiento y medida de la carga topológica de un haz luminoso con momento angular orbital. Aplicación a la generación de haces vectoriales cilíndricos
    (Universidad Industrial de Santander, 2017) Acevedo Cáceres, Cristian Hernando ; Torres Moreno, Yezid ; Solarte Rodríguez, Efraín ; Barrera Ramírez, John Fredy ; Meneses Fonseca, Jaime Enrique ; Torres Amarís, Rafael Ángel
    En el presente trabajo de investigación reportamos resultados experimentales y simulaciones numéricas de la difracción de vórtices ópticos con carga topológica entera por aberturas triangulares, rectangulares y pentagonales. Se demuestra que usando el patrón de difracción de Fraunhofer de un vórtice óptico por una abertura pentagonal no equilátera es posible obtener la magnitud y signo de la carga topológica del haz incidente, cuyo valor experimental es dos veces mayor al que es posible detectar usando la abertura triangular equilátera. Mientras que usando la difracción de Fraunhofer del vórtice óptico a través de la abertura rectangular se muestra que solo es posible discernir la magnitud de la carga topológica (CT) contenida en el haz para pequeños valores de CT, este comportamiento es explicado utilizando el gradiente de fase del haz sobre la abertura rectangular cerca de la dislocación de fase. Adicionalmente reportamos la generación de haces cilíndricos vectoriales en forma robusta utilizando hologramas generados por computador en forma de tenedor, con valores variables de carga topológica son desplegados sobre un modulador espacial de luz ópticamente escrito dentro de un Sagnac que permite codificar estructuras de polarización bien definidas. También demostramos utilizando el interferómetro de Sagnac que es posible generar haces luminosos con modulaciones radiales y dislocaciones acimutales. Finalmente, nosotros reportamos el grabado de vórtices ópticos con valores enteros de carga topológica en un de holograma volumétrico de transmisión dentro de un cristal fotorefractivo BGO, colocado en un arreglo interferométrico.
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    Alternativa para la valorizacion energetica de los residuos agroindustriales generados en la finca la esperanza-guapota, santander
    (Universidad Industrial de Santander, 2019) Pinzon Diaz, Viviana Marcela ; Quintero Silva, Mabel Juliana, dir.
    El objetivo de este trabajo fue proponer una alternativa para la valorización energética de los residuos agroindustriales generados en la Finca la Esperanza; para ello se buscaron en la literatura datos sobre caracterizaciones fisicoquímicas de los residuos LS y EB, a partir de los datos del análisis elemental se calculó el potencial de biometanización (PBM teórico). El PBM teórico obtenido fue de 0,43 m3 CH4/kg SV. Posteriormente se realizó una matriz DOFA para seleccionar el biodigestor más acorde con las características físicas, climáticas, económicas, entre otras de la finca. El biodigestor seleccionado fue el biodigestor tipo taiwán, con una capacidad de 9,4 m3 (unid), generando una producción de biogás de 4,2 m3 por día teóricamente, con un poder calorífico (PCI biogás) de 21,5 kJ/m3 y una potencia energética (PE biogás) de 25,09 kJ/s o 25,09 kw, una eficiencia de eliminación de la materia orgánica del 70,8%. Se revisaron alternativas para el aprovechamiento de ña energía generada como: lámparas de iluminación, quemadores domésticos e industriales, calderas. Electrodomésticos, entre otros usos mediante tecnologías apropiadas. Adicionalmente se genera 312,3 m3/día de efluente. Se evaluaron alternativas para el uso de este efluente como: puede ser usado directamente para acondicionamiento de suelos o para la obtención de compuestos secundarios como la estruvita. *
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    Alternativa para la valorizacion energetica de los residuos agroindustriales generados en la finca la esperanza-guapota, santander
    (Universidad Industrial de Santander, 2019) Pinzon Diaz, Viviana Marcela ; Quintero Silva, Mabel Juliana, dir.
    El objetivo de este trabajo fue proponer una alternativa para la valorización energética de los residuos agroindustriales generados en la Finca la Esperanza; para ello se buscaron en la literatura datos sobre caracterizaciones fisicoquímicas de los residuos LS y EB, a partir de los datos del análisis elemental se calculó el potencial de biometanización (PBM teórico). El PBM teórico obtenido fue de 0,43 m3 CH4/kg SV. Posteriormente se realizó una matriz DOFA para seleccionar el biodigestor más acorde con las características físicas, climáticas, económicas, entre otras de la finca. El biodigestor seleccionado fue el biodigestor tipo taiwán, con una capacidad de 9,4 m3 (unid), generando una producción de biogás de 4,2 m3 por día teóricamente, con un poder calorífico (PCI biogás) de 21,5 kJ/m3 y una potencia energética (PE biogás) de 25,09 kJ/s o 25,09 kw, una eficiencia de eliminación de la materia orgánica del 70,8%. Se revisaron alternativas para el aprovechamiento de ña energía generada como: lámparas de iluminación, quemadores domésticos e industriales, calderas. Electrodomésticos, entre otros usos mediante tecnologías apropiadas. Adicionalmente se genera 312,3 m3/día de efluente. Se evaluaron alternativas para el uso de este efluente como: puede ser usado directamente para acondicionamiento de suelos o para la obtención de compuestos secundarios como la estruvita. *