Ingeniería Electrónica

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CARDIAC ARRHYTHMIAS DETECTION WITH 12-LEAD ECG USING A MULTIMODAL NEURAL NETWORK
(Universidad Industrial de Santander, 2025-11-19) Ruíz González, Karla Vanessa; Moreno Ortiz, Didier Julian; Rodriguez Rodriguez, Harold Hernando; Santos Ortiz, Camilo Andres; Fajardo Ariza, Carlos Augusto; Quintero Muñoz, Jorge Eduardo; Sepulveda Sepulveda, Franklin Alexander
Las enfermedades cardiovasculares son la principal causa de muerte a nivel mundial, siendo las arritmias cardíacas una de las condiciones más frecuentes y difíciles de diagnosticar. El diagnóstico se basa tradicionalmente en electrocardiogramas (ECG) de 12 derivaciones, los cuales generan grandes volúmenes de datos que requieren interpretación experta y pueden saturar al personal clínico en entornos de alta demanda. Este estudio propone una red neuronal multimodal para la detección de arritmias a partir de ECG de 12 derivaciones, incorporando interpretabilidad para identificar las derivaciones más influyentes. El modelo se entrenó inicialmente con datos de los desafíos PhysioNet/Computing in Cardiology 2020 y 2021, utilizando una red neuronal convolucional basada exclusivamente en la señal del ECG, y se analizó mediante Shapley Additive Explanations para jerarquizar la importancia de las derivaciones. Posteriormente, se reentrenó y evaluó empleando configuraciones de 6, 4 y 2 derivaciones, tanto en modelos basados únicamente en la señal del ECG como en configuraciones multimodales que combinan el ECG con características demográficas y temporales. Los resultados muestran que los modelos de 4 y 6 derivaciones alcanzaron puntajes F1 comparables o superiores a la línea base de 12 derivaciones, mientras que el modelo de 2 derivaciones mantuvo un rendimiento estable. La métrica oficial del PhysioNet/Computing in Cardiology Challenge alcanzó un valor máximo de 0.9074. El enfoque multimodal no produjo mejoras significativas, lo que resalta la contribución limitada de las características adicionales. Estos hallazgos demuestran la viabilidad de los modelos con derivaciones reducidas como alternativas eficientes y accesibles para la clasificación de arritmias.
DESIGN OF A RISC-V MICRO-ARCHITECTURE FOR OPERATING SYSTEM IMPLEMENTATION ON FPGA PLATFORMS
(Universidad Industrial de Santander, 2025-11-18) Suárez Velazco, Sebastián; Algarín Cotes, Jose Félix; Abreo Carrillo, Sergio Alberto; Ardila Ochoa, Javier Ferney; Salamanca Becerra, William Alexander; Caballero Barajas, Eduardo
El grupo de investigación Onchip de la Universidad Industrial de Santander (UIS), con el propósito de fortalecer la línea de desarrollo digital aplicada a la familia de microcontroladores en la que se encuentra trabajando, impulsa esta investigación orientada a identificar una arquitectura mínima capaz de soportar un sistema operativo (OS) y evaluar la viabilidad de su implementación en el proyecto actual. De manera complementaria, desde el ámbito académico se busca enriquecer los documentos y temáticas de aprendizaje de las asignaturas de Arquitectura de Computadores y Sistemas Embebidos para Deep Learning, ofreciendo una perspectiva adicional para el desarrollo de trabajos y actividades. El estudio consiste en el análisis y rediseño, a partir de un Sistema en chip (SoC) de código abierto, de un core RISC-V con el fin de habilitar la implementación de sistemas operativos. El objetivo principal es establecer los requerimientos necesarios para la ejecución de programas generados por Zephyr RTOS. Paralelamente, se documenta el uso de las herramientas empleadas, con el propósito de generar material de apoyo que pueda ser utilizado en el aula. Finalmente, se busca validar el diseño propuesto mediante simulaciones e implementación en la tarjeta FPGA Nexys 4DDR. En una primera etapa, las simulaciones buscan verificar la correcta ejecución de cada instrucción; posteriormente, mediante pruebas con programas desarrollados en Zephyr, tanto en simulación como en la FPGA, a través del periférico UART se revisan los resultados obtenidos por las operaciones ejecutadas. Este proceso debe llevarse a cabo mediante la integración con el SoC original, en el cual el core inicial es reemplazado por la versión reducida propuesta.
Diseño de un Sistema de Alerta Temprana para Personas con Discapacidad Auditiva en la Universidad Industrial de Santander
(Universidad Industrial de Santander, 2025-11-14) Sanchez Lemus, Alfonso Daniel; Jimenez Suarez, Edgar Fabian; Cortés Torres, José David; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Nevado Castellanos, Karen Yaneth; Herrera Celis, Jose Luis; Boada Quijano, Carlos Arturo
El proyecto de grado propuesto consiste en el desarrollo de un sistema de alerta diseñado específicamente para personas con discapacidad auditiva en un entorno universitario. Tiene como objetivo proporcionar una respuesta accesible y oportuna ante situaciones de emergencia, caracterizada por la alteración o interrupción intensa y grave de las condiciones normales de funcionamiento u operación de una comunidad, causada por un evento adverso o por la inminencia del mismo, que obliga a una reacción inmediata y que requiere la respuesta de las instituciones del Estado, los medios de comunicación y de la comunidad en general (Ley 1523 de 2012). Esto se realizará mediante el uso de señales luminosas y vibraciones para procurar un aviso pertinente ante eventos que sugieren una amenaza, como los sismos, aglomeraciones o disturbios asociados a actos malintencionados. Dicho sistema se compone de cuatro etapas principales, en primer lugar, la detección de emergencias, luego la implementación de un protocolo de comunicación eficiente para la transmisión de alertas, como tercera etapa el procesamiento de datos mediante un microcontrolador para análisis y almacenamiento, y finalmente, la activación de dispositivos de alerta, como luces y vibraciones, para notificar a las personas con discapacidad auditiva sobre la emergencia detectada. Este proyecto no solo aborda una necesidad crítica en términos de accesibilidad en entornos educativos, sino que también demuestra la aplicación efectiva de la tecnología para mejorar la seguridad y la inclusión de personas en condición de discapacidad auditiva en la comunidad universitaria, con potenciales usos o desarrollos de aplicaciones en otros contextos que requieran alertas accesibles y eficientes.
Codificación y decodificación a partir del momento angular orbital de la luz y GNU Radio
(Universidad Industrial de Santander, 2025-11-17) Ariza Cadena, Deiby Fernando; Tijaro Rojas, Omar Javier; Rodriguez Ferreira, Julian Gustavo; Aguilera Bermudez, Ernesto
Se desarrolló una herramienta de simulación para la comunicación óptica en espacio libre basada en el Momento Angular Orbital (OAM) implementada en GNU Radio. Cada símbolo transmite hasta 4 bits mediante 4 canales OAM paralelos con |ℓ| = 1, 2, 3, 4; en cada canal, el signo codifica el bit: +ℓ representa 1 y −ℓ representa 0. El sistema es completamente configurable con 18 parámetros (número de canales, longitud de onda, potencia, aperturas TX/RX, nivel de turbulencia, SNR), permitiendo análisis desde 1 hasta 4 modos por símbolo bajo diversas condiciones atmosféricas. La arquitectura modular comprende: codificación bit-a-modo, simulación de turbulencia según el modelo de Kolmogorov con pantallas de fase (𝐶𝑛2=1×10−16 m-2/3), modelado de canal AWGN, decodificación por proyección modal vía correlación normalizada (NCC) y tableros de visualización múltiples. Bajo condiciones de laboratorio (láser HeNe λ = 633 nm, propagación 10 m, SNR = 30 dB), las estructuras anulares modales y detección de signo se preservan con degradación moderada del frente de onda. Los resultados cuantitativos muestran NCC >0.85 para turbulencia débil, validando el simulador contra datos experimentales publicados (Zhao et al., 2020) y estableciendo una línea base reproducible para investigación en comunicaciones ópticas OAM en espacio libre.
Análisis del costo computacional de la criptografía en microcontroladores
(Universidad Industrial de Santander, 2025-11-18) Sierra Jerez, Cristian Manuel; Plata Vera, Abad; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Abreo Carrillo, Sergio Alberto; Fajardo Ariza, Carlos Augusto
La criptografía se entiende como la ciencia de ocultar o transformar la información mediante el uso de claves generadas por operaciones matemáticas que requieren recursos computacionales para ejecutarse, permitiendo cifrar o descifrar la información. Los microcontroladores son dispositivos electrónicos usados para monitorear variables y procesos en soluciones del internet de las cosas (IoT) donde según su arquitectura y características su costo varía en el mercado. Esta investigación implementó una metodología de evaluación sobre la viabilidad de la criptografía aplicada en los microcontroladores ESP32 DEV Module, Raspberry Pi Pico, STM32F103CB y Arduino Uno R3. De los cuales, el ESP32 es el único que incorpora un acelerador criptográfico por hardware, lo que le otorga una ventaja significativa en la ejecución de algoritmos al reducir la carga de cómputo sobre el procesador principal. La metodología se enfocó en la evaluación del consumo de memoria, tiempo de cómputo, consumo energético y nivel de seguridad de los algoritmos criptográficos, apoyándose en equipos de alta precisión capaces de medir corrientes desde 200 nA hasta 1 A con cambios de escala muy cortos. Por ello, el objetivo principal de esta investigación es implementar algoritmos criptográficos en microcontroladores de bajo costo para el análisis de su eficiencia y costo computacional. En definitiva, la investigación demostró que la implementación de criptografía en microcontroladores es viable siempre que exista un balance adecuado entre algoritmo y plataforma según las necesidades de cada aplicación, permitiendo alcanzar eficiencia en velocidad, consumo energético y seguridad.
DESIGN OF A LOW DROP OUT REGULATOR FOR POWER MANAGEMENT IN 28nm CMOS NODE FOR DIGITAL DOMAIN
(Universidad Industrial de Santander, 2025-11-14) Galvis Correa, Bryan Andrés; Ardila Ochoa, Javier Ferney; Barrero Perez, Jaime Guillermo; Herrera Celis, Jose Luis; Dovale Vargas, Luisa Fernanda
Los reguladores de baja caída (LDO) son importantes porque permiten obtener una salida de voltaje estable con una caída de voltaje mínima a través de ellos, incluso cuando el voltaje de entrada está cerca del voltaje de salida. Por lo tanto, los LDO pueden mantener un voltaje de salida constante incluso cuando el voltaje de entrada está fluctuando, lo que los hace ideales para su uso en dispositivos electrónicos portátiles y otras aplicaciones donde la eficiencia energética es prioritaria. Este trabajo presenta el diseño de un LDO para el manejo de energía de una implementación de SoC en tecnología CMOS estándar de 28 nm, abarcando desde la revisión de la literatura hasta la validación del diseño.
Sistema de entretenimiento multimedia distribuido por zonas mediante el uso de tecnología WIFI
(Universidad Industrial de Santander, 2025-11-12) Coronado Serrano, Christian Alfredo; Barreto Jimenez, Camilo Andrés; Villareal Solano, Ariel Yezid; Ortega Boada, Homero; Acevedo Cardenas, Efren Dario; Rodriguez Ferreira, Julian Gustavo
El presente proyecto propone el diseño e implementación de un sistema de entretenimiento multimedia distribuido por zonas, utilizando conectividad Wi-Fi junto con la plataforma Raspberry Pi 4 configurada con la aplicación Kodi. La iniciativa busca ofrecer una alternativa accesible y flexible para la gestión de contenido en diferentes espacios, aprovechando las ventajas del software libre y del hardware de bajo costo. El problema identificado radica en las limitaciones de los televisores y reproductores tradicionales, que restringen el acceso a contenido, presentan incompatibilidades y elevan los costos al depender de soluciones comerciales cerradas. Para atender esta necesidad, se planteó un sistema que integra componentes de red y reproductores digitales, con una interfaz personalizable y de fácil control desde dispositivos móviles. Las pruebas realizadas en entornos domésticos y universitarios evaluaron el desempeño a través de la tasa de cuadros por segundo (FPS), considerando códecs, resoluciones y condiciones de red. Los resultados evidenciaron un mejor desempeño con el códec H.264 y un funcionamiento estable hasta 1080p. En conclusión, la propuesta demostró ser técnica y económicamente viable, aportando una solución funcional aplicable tanto en el ámbito doméstico como educativo. Este proyecto reafirma el potencial del hardware libre como herramienta de innovación accesible para la distribución multimedia en redes locales.
DETECCIÓN TEMPRANA DE SEPSIS A PARTIR DE DATOS CLÍNICOS USANDO APRENDIZAJE AUTOMÁTICO
(Universidad Industrial de Santander, 2025-11-12) Rico Torres, Josman Esneider; Torres Pedraza, Deisy Tatiana; Santos Ortiz, Camilo Andres; Rodriguez Rodriguez, Harold Hernando; Fajardo Ariza, Carlos Augusto; Sepulveda Sepulveda, Franklin Alexander; Pertuz Arroyo, Said David
La sepsis es una disfunción orgánica potencialmente mortal causada por una respuesta desregulada del paciente ante una infección, lo que representa una prioridad de salud mundial con una estimación de 11 millones de muertes al año. Su detección temprana sigue siendo un reto fundamental en las unidades de cuidados intensivos (UCI), donde los síntomas iniciales inespecíficos, la gran heterogeneidad de los datos y los frecuentes valores faltantes en los registros médicos electrónicos a menudo retrasan la intervención y empeoran los resultados de los pacientes. En respuesta a ello, este estudio propone una novedosa metodología orientada al paciente para la identificación anticipada de sepsis mediante el aprendizaje automático en la base de datos de PhysioNet Challenge. Nuestra principal contribución radica en el desarrollo de un proceso de estructuración de datos temporales que incorpora una ventana de observación única de 21 horas alineada con el inicio de la sepsis, procesada a través de ventanas deslizantes de 6 horas para captar la evolución clínica, y que emplea la imputación multivariable utilizando LightGBM y optimización bayesiana. Entre los modelos de refuerzo, que alcanzaron colectivamente un AUC-ROC$>$0.93, CatBoost demostró el rendimiento más equilibrado, alcanzando la mayor sensibilidad (0,720) y puntuación de utilidad (0,668). Nuestros modelos no solo lograron un rendimiento competitivo frente a los métodos más avanzados, sino que también proporcionaron información clínica significativa a través del análisis SHAP, identificando la duración de la estancia en UCI, los niveles BUN y los patrones respiratorios como predictores claves. Estos resultados demuestran que nuestro flujo de preprocesamiento sistemático y sensible al tiempo ofrece un marco robusto para los sistemas de apoyo a la toma de decisiones clínicas.
DESARROLLO DE LA ETAPA DE ACOPLE DE IMPEDANCIAS DE UN RADIOTELESCOPIO DE BAJA FRECUENCIA PARA EL ESTUDIO DE LA ÉPOCA DE REIONIZACIÓN DEL UNIVERSO.
(Universidad Industrial de Santander, 2025-11-06) Bernal Puentes, Valentina; Gamba Ariza, Miller Steven; Acevedo Cárdenas, Efrén Dario; Rodríguez Ferreira, Julián Gustavo; Gonzalez Mateus, David Alejandro; Ortega Boada, Homero; Aguilera Bremúdez, Ernesto
Este trabajo aborda el diseño y validación de la etapa de acople de impedancias de un radiotelescopio de baja frecuencia, orientado a la observación de la línea de hidrógeno de 21 cm durante la Época de Reionización. Como punto de partida, se realizó la caracterización electromagnética de una antena tipo blade mediante simulaciones en Altair FEKO, lo que permitió determinar sus parámetros de entrada y sentar las bases para el diseño de la red de acople. Con esta información, se evaluaron diferentes configuraciones de balun utilizando la metodología de Kepner-Tregoe, priorizando criterios técnicos y de implementación. Posteriormente, se efectuaron simulaciones en AWR para establecer el diseño, considerando parámetros S y propiedades físicas del sustrato FR4, con el fin de aproximar el comportamiento a condiciones reales. Finalmente, se fabricaron los prototipos seleccionados y se llevaron a cabo pruebas experimentales, con las cuales se validaron las simulaciones y se analizaron aspectos clave relacionados con las métricas de desempeño.
DESIGN OF ACURRENTACQUISITION CIRCUIT IN 28nm CMOS TECHNOLOGY FOR RESPONSE MEASUREMENT OF ELECTROCHEMICAL SENSORS
(Universidad Industrial de Santander, 2025-11-04) Morales Hernandez, Juan José; Castro Castro, Bradlee Alejandro; Herrera Celis, Jose Luis; Ardila Ochoa, Javier Ferney; Dovale Vargas, Luisa Fernanda; Mantilla Rios, Alex Julian
La medici´ on de concentraciones de compuestos en fluidos biol´ ogicos es esencial para el monitoreo de la salud, abarcando desde la investigaci´ on biom´ edica hasta la in dustria qu´ımica.Este proyecto se centra en el dise˜ no de un sistema de medici´ on de corriente en tecnolog´ıa CMOS, capaz de registrar corrientes bidireccionales m´ınimas en el rango de los nanoamperios, como uno de los bloques fundamentales de un potenciostato integrado en chip. El dise˜ no corresponde a un amplificador de tran simpedancia con resistor de realimentaci´ on (R-TIA), en el cual se emplea la t´ ecnica de estabilizaci´ on chopper para reducir el ruido flicker. El sistema, implementado en un nodo tecnol´ ogico CMOS de 28 nm, alcanza un ruido m´ aximo integrado referido a la entrada de 28 pA en un ancho de 1 kHz, con la capacidad de detectar corrientes tan bajas como 1 nA. Adem´ as, permite realizar mediciones en un rango amplio de −1 µA a 1 µA, manteniendo una linealidad de 0.9999981 y un error m´ aximo de 0.1%.
Diseño de una guía para la automatización de calderas hibridas de 10 a 20 toneladas para la industria de aceite de palma nacional
(Universidad Industrial de Santander, 2025-11-10) Celis Godoy,Brayan Andres; García Villamizar, Miguel Aim; Rincon Saravia, Rolando Andres; Barrero Perez, Jaime Guillermo; Carreño Zagarra, Jose Jorge; Galindez Ortiz, Guillermo Humberto
Título: Diseño De Una Guía Para La Automatización De Calderas Tipo Acuatubular Y Pirotubular De 10 A 20 Toneladas De Capacidad Para La Industria De Aceite De Palma Nacional.* Autor: Brayan Andrés Celis Godoy y Miguel Aim García Villamizar** Palabras Clave: Palabras clave: Automatización, Calderas industriales, Aceite de palma, Control PID, PLC, HMI, Instrumentación. Descripcion: Este trabajo de grado presenta el diseño de una guía técnica para la automatización de calderas industriales tipo acuatubular y pirotubular con capacidades de 10 a 20 toneladas de generación de vapor, enfocada en las condiciones operativas propias de la industria de aceite de palma en Colombia. La propuesta surge ante la necesidad de modernizar el control de estos equipos, integrando tecnologías como PLCs, sensores industriales, controladores PID e interfaces HMI. Se realizó una caracterización de los subsistemas principales de la caldera (combustión, alimentación de agua, tiraje, presión y monitoreo), identificando las variables relevantes que influyen en su funcionamiento. Con base en una visita técnica, normativas nacionales e internacionales y documentación especializada, se definió un esquema de automatización centralizado, se seleccionaron dispositivos de campo y se desarrolló la lógica de control. El resultado fue la elaboración de una guía que incluye principios técnicos, criterios de selección de componentes, ejemplos de programación y diseño de pantallas HMI. Este documento busca servir como referencia para estudiantes, técnicos e ingenieros vinculados al sector palmero, brindando orientaciones claras para la implementación de automatización en sistemas térmicos industriales.
Análisis, modelado y simulación de conversores DC/DC bidireccionales de capacitores conmutados: Estudio Comparativo de las topologías Dickson, Serie-Paralelo y Ladder
(Universidad Industrial de Santander, 2025-10-30) Cardenas Lamus, Luis Eduardo; Barrero Perez, Jaime Guillermo; Osorio Silva, Fausto; Mier Martinez, Javier Enrique
Este proyecto aborda el problema de seleccionar la topología más adecuada de conversores DC/DC bidireccionales de condensadores conmutados (SCC), en un contexto donde la transferencia de energía en ambos sentidos es fundamental, como la gestión energética en vehículos eléctricos, sistemas fotovoltaicos y microrredes. La relevancia de este problema reside en que los conversores bidireccionales tradicionales están basados en inductores que presentan limitaciones de eficiencia, integración, densidad de potencia, alta interferencia electromagnética, mientras que los SCC ofrecen ventajas significativas en esos aspectos. Como una posible solución a este problema se desarrolló una herramienta de simulación en MATLAB que compara las topologías de Dickson, Ladder y Serie-Paralelo, en una relación de conversión de 3:1 bidireccional, evaluando parámetros de rendimiento como tensión de salida, regulación de carga y de línea, perdidas de potencia, eficiencia y figuras de mérito para los límites de conmutación lenta y rápida. Los resultados obtenidos en la herramienta de comparación demuestran una alta correspondencia entre el modelado teórico y los resultados de las simulaciones importadas de LTspice validando la metodología empleada. El impacto potencial de esta herramienta es servir como una referencia en el diseño de sistemas de conversión y gestión de energía más eficientes, aportando criterios de selección de topología para potenciales aplicaciones. Asimismo, este trabajo busca establecer una motivación para profundizar en la investigación y desarrollo de SCC bidireccionales, incentivando futuras investigaciones que permitan una implementación practica de los mismos.
Control de calidad en la producción de materiales publicitarios para empresas de diseño y marketing usando imágenes e inteligencia artificial
(Universidad Industrial de Santander, 2025-10-31) Cortés Bolaños, Henry Nicolás; Valest Flores, Jhonatan Felipe; Barrero Pérez, Jaime Guillermo; Pertuz Arroyo, Said David; Fonseca Estupiñan, Karen Andrea
Para este proyecto se desarrolló un sistema embebido de bajo costo para el control de calidad automatizado en la producción de materiales publicitarios impresos, empleando procesamiento de imágenes e inteligencia artificial. Se seleccionó la Raspberry Pi 4 por su balance entre capacidad de procesamiento y costo, integrando una cámara para la captura en tiempo real. Se construyó un conjunto de datos de 3.278 imágenes, junto con filtros ofrecidos por Roboflow lo que generó un total de 14.254. El modelo de detección elegido fue YOLOv11 Large, por su alta precisión, entrenado con 100 épocas y evaluado con métricas como mAP@0.5 (83.4%), precisión (82.1%) y recall (74.6%), mostrando un buen equilibrio entre detecciones correctas y mínimas omisiones. La implementación del sistema permitió realizar inferencia en tiempo real, identificando y clasificando defectos incluso en condiciones de iluminación variable o baja calidad de captura. Los resultados evidencian la viabilidad del sistema como alternativa económica y reproducible para empresas con recursos limitados, optimizando procesos, reduciendo desperdicio y mejorando la calidad de impresión. Las pruebas demostraron su capacidad de generalización en diferentes escenarios y dispositivos, lo que abre la posibilidad de su adopción en entornos de producción reales, así como futuras mejoras mediante hardware con aceleración de IA y ampliación del dataset.
SISTEMA BASADO EN REDES NEURONALES CONVOLUCIONALES PARA DETECCIÓN DE CÁNCER DE MAMA
(Universidad Industrial de Santander, 2025-10-28) Sánchez Fuentes, Luis Fernando; Monsalve Durán, Santiago Enrique; Pertuz Arroyo, Said David; Fajardo Ariza, Carlos Augusto; Castillo Bohorquez, Jeison Arley
Esta investigación analiza cómo el cambio de dominio afecta a los clasificadores de mamografías basados en CNN y propone estrategias de mitigación. Se estableció una línea de base con arquitecturas End2End preentrenadas de repositorios públicos. Entre las arquitecturas, se seleccionó el modelo con mejor rendimiento y se adaptó mediante el aprendizaje por transferencia y el ajuste fino a un conjunto de datos privado. Posteriormente, se adoptó un enfoque radiómico a nivel de paciente, integrando imágenes con cuatro vistas, descriptores manuales y se construyó un clasificador de refuerzo de gradiente. Se realizó una evaluación inicial de los modelos utilizando el conjunto de datos privado, y se informaron los indicadores AUC, sensibilidad y especificidad bajo un umbral optimizado con G-mean. Cuando se evaluó fuera del dominio sin adaptación, se identificaron caídas sustanciales en el rendimiento del modelo. Se entrenaron dos configuraciones de modelo utilizando aprendizaje por transferencia seguido de ajuste fino. Los resultados de ambas configuraciones mejoraron sustancialmente el rendimiento con respecto a la línea de base. La configuración 1 mejoró el AUC y la especificidad; la configuración 2 mejoró el AUC y la sensibilidad. El análisis radiómico mejoró simultáneamente la sensibilidad y la especificidad en comparación con la línea de base, con una ligera disminución del AUC. En conclusión, la adaptación del modelo al cambio de dominio es eficaz para reducir las pérdidas métricas, mientras que la radiómica es una alternativa en casos con restricciones y condiciones específicas.
Desarrollo de un sistema de control para la fabricación de películas de perovskitas fotovoltaicas mediante la técnica de evaporación térmica
(Universidad Industrial de Santander, 2025-07-23) Barreto Hernandez, Anyelo; Lugo Vasquez, Vanny Sofia; Mantilla Villalobos, Maria Alejandra; Otalora Bastidas, Camilo Andres; Botero Londoño, Monica Andrea; Velez Sanchez, Jeisson Emilio
El grupo de investigación GISEL ha estado trabajando en una línea de investigación enfocada en la fabricación de celdas solares emergentes, utilizando nuevos materiales fotovoltaicos. El objetivo principal de este trabajo es desarrollar un sistema de control de temperatura para dos crisoles y un sustrato destinados a la síntesis de películas delgadas de perovskitas fotovoltaicas. El sistema permite variar los tiempos de calentamiento, seleccionar entre dos técnicas de evaporación, y monitorear en tiempo real los parámetros del proceso a través de una interfaz. El control de potencia fue implementado mediante convertidores CA-CA utilizando TRIAC, mientras las rutinas de adquisición de datos, control y gestión de la interfaz de usuario se hace utilizando una placa de Arduino Mega 2560. Este documento presenta en detalle el desarrollo completo del sistema, desde la etapa de diseño hasta la implementación y obtención de resultados. Los valores de temperatura de referencia se han establecido a partir de estudios previos, los cuales relacionan la presión de la cámara y las sustancias a evaporar.
Estimar la permeabilidad magnética de pérdidas para un material FGM durante su tratamiento térmico con microondas a 2450 MHz utilizando la solución de un problema inverso
(Universidad Industrial de Santander, 2025-07-30) Mateus Alba, Oscar Ivan; Maldonado Rey, Jhorman Stivent; Correa Cely, Carlos Rodrigo; Aguilera Bermudez, Ernesto; Chacon Velasco, Julio Cesar
Este proyecto tiene como objetivo principal la estimación de la permeabilidad magnética de pérdidas en un material FGM (Functionally Graded Material) durante su tratamiento térmico con microondas a una frecuencia de 2450 MHz. Se enfoca en la aplicación de un problema inverso, que permite deducir propiedades materiales a partir de mediciones indirectas. Este enfoque es relevante, ya que tradicionalmente la obtención de estas propiedades requiere de procesos experimentales complejos y costosos, que pueden no ser accesibles en todos los contextos. Para llevar a cabo esta estimación, se planteará un modelo matemático que describa el proceso de conducción de calor en una esfera de material FGM expuesta a microondas. Este modelo será resuelto utilizando técnicas de elementos finitos, que permiten simular el comportamiento térmico del material bajo condiciones específicas. A partir de los resultados obtenidos, se planteará y resolverá un problema inverso mediante la norma de mínimos cuadrados, lo que facilitará la estimación de la permeabilidad magnética de pérdidas. La justificación de este proyecto radica en la necesidad de desarrollar métodos que sean más accesibles y menos costosos para la estimación de propiedades en materiales. Al aplicar un problema inverso, se puede evitar el uso de laboratorios especializados, reduciendo el riesgo de errores en la recolección de datos y aumentando la viabilidad de investigaciones en este campo.
Diseño de una Arquitectura de Supervisión y Control de Ecosistemas Acuapónicos Bajo el Enfoque de IoT y la Norma ISA-95
(Universidad Industrial de Santander, 2025-09-01) Chaparro Tolosa, Nicolas; García Díaz, Diego Andrés; Villamizar Mejia, Rodolfo; Carreño Zagarra, Jose Jorge; Delgado Lopez, Gilbert Joaquin
La escasez alimentaria y la contaminación del agua son desafíos globales agravados por el crecimiento poblacional, el cambio climático y el uso insostenible de los recursos. En este contexto, la acuaponía se presenta como una alternativa prometedora al combinar la cría de peces con el cultivo de plantas, optimizando el uso del agua y los nutrientes. No obstante, su adopción se ve limitada por los altos costos de implementación, la complejidad en el monitoreo y control de variables críticas del sistema. Este proyecto propone una arquitectura de supervisión y control para sistemas acuapónicos, estructurada según el estándar ISA-95 e integrada con tecnologías del Internet de las Cosas (IoT). A partir de la revisión del estado del arte, se clasificaron tecnologías según los niveles funcionales del modelo ISA-95. Con esta base, se desarrolló un agente recomendador en la plataforma N8N, capaz de sugerir configuraciones tecnológicas personalizadas en función del perfil del usuario y su capacidad de inversión. La solución fue validada mediante tres escenarios representativos (baja, media y alta inversión), demostrando su aplicabilidad práctica. El proyecto busca democratizar el acceso a tecnologías de automatización para pequeños productores, fomentar prácticas agrícolas sostenibles y contribuir a la seguridad alimentaria, la sostenibilidad ambiental y la innovación educativa en contextos rurales y urbanos.
Desarrollo de una aplicación de software utilizando Python que contribuya con la rapidez y calidad de las pruebas de pantallas Interfaz Hombre Máquina (Human Machine Interface) para utilizarse en compañías de automatización industrial
(Universidad Industrial de Santander, 2025-09-02) Lastre Reinel, Doyler Amilkar; Acevedo Picón, Alfredo Rafael; Amaya Palacio, José Alejandro; Fonseca Estupiñan, Karen Andrea; Ariza Angarita, Carlos Uriel
El presente proyecto aborda una problemática crítica en el sector de la automatización industrial: la ineficiencia y la falta de fiabilidad en las pruebas de pantallas HMI durante la fase de comisionamiento. Tradicionalmente, este proceso se realiza de forma manual, lo que implica una considerable inversión de tiempo, alta repetitividad y una constante exposición a errores humanos que pueden comprometer la calidad del sistema final. Para dar solución a este desafío, se desarrolló Turbo Tester HMI, una aplicación de escritorio creada en Python. La herramienta está diseñada para automatizar y agilizar de manera radical el proceso de validación. Mediante una interfaz gráfica intuitiva, la aplicación permite al personal de automatización conectarse directamente a un PLC a través de su dirección IP. El núcleo de su funcionalidad radica en la capacidad de cargar configuraciones de prueba desde un archivo CSV, lo que posibilita al usuario seleccionar y filtrar cientos de tags para probarlos de forma simultánea. Este proyecto no solo demuestra la viabilidad de Python como una plataforma robusta para el desarrollo de soluciones industriales, sino que también ofrece una herramienta de bajo costo y alto impacto, contribuyendo a la modernización y competitividad de las empresas de automatización en el contexto de la Industria 4.0
Diseño y prototipado de una máquina controlada modular cuyos movimientos siguen patrones de plegado
(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-28) Gil Norato, Jontathan David; Álvarez Cachay, Carlos José; Becerra Ramírez, Diego Fernando; Correa Cely, Carlos Rodrigo; Quintero Muñoz, Jorge Eduardo; Cortes Torres, Jose David
Este proyecto tiene como objetivo el diseño y desarrollo de un robot móvil con capacidad de transformación estructural, basado en principios de plegado tipo origami. El sistema está orientado a operar en entornos de geometría variable, donde un robot de forma fija encontraría limitaciones para desplazarse. Para ello, el robot emplea motores con caja reductora que permiten ejecutar movimientos mecánicos secuenciales que modifican su forma de acuerdo con el entorno. El sistema de control está basado en una unidad de procesamiento ESP32, la cual gestiona la lectura de sensores (como sensores de distancia ultrasónicos) encargados de detectar obstáculos en el entorno. La información recolectada se interpreta mediante algoritmos programados en la ESP32, los cuales definen las acciones que debe realizar el robot para modificar su configuración física y así adaptarse al terreno. Este diseño se fundamenta en una arquitectura mecánica modular, que permite la reconfiguración dinámica de sus componentes móviles mediante plegado. Dicha capacidad de transformación le permite superar obstáculos y continuar su desplazamiento de manera autónoma, aumentando su versatilidad en aplicaciones como exploración, reconocimiento de terreno y misiones en espacios confinados.
DESIGN OF A 28NM CMOS CTLE FOR HIGH-SPEED SERDES INTERFACES
(Universidad Industrial de Santander, 2025-08-28) Romero Amaya, Julián Francisco; Valencia Quintero, Jeanpaull; Acevedo Velasquez, Jeison Herney; Ardila Ochoa, Javier Ferney; Mantilla Rios, Alex Julian; Herrera Celis, Jose Luis
Este proyecto tiene como objetivo diseñar un ecualizador de tiempo continuo (CTLE), capaz de compensar las pérdidas de un canal para interfaces SerDes de alta velocidad en un proceso CMOS de 28 nm. El CTLE estípicamente utilizado en receptores de datos, específicamente en el analog front-end (AFE), cuyo propósito es recuperar la integridad de la señal degradada por el canal. El diseño propuesto busca generar una respuesta en frecuencia tal que la función de transferencia del CTLE actúe como la inversa de la función de transferencia del canal, el cual se comporta como un filtro pasa-bajos. De esta manera, se logra una banda de respuesta plana gracias a la combinación de ambas funciones de transferencia, siendo el CTLE responsable de amplificar los componentes de alta frecuencia. El ancho de banda de esta función de transferencia estará determinado por la frecuencia de Nyquist, la cual, dependiendo de la modulación empleada en el sistema de comunicación, será definida por la tasa de datos. La ecualización proporcionada por el CTLE es esencial para asegurar una recuperación precisa de los datos en las etapas posteriores del sistema. Como aporte innovador, este trabajo implementa una nueva técnica de expansión en el diseño del CTLE, la cual no se encontraba reportada en el estado del arte. Alcanzando asi una figura de mérito (FoM) competitiva en comparación con otros diseños de referencia.

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