Soluciones innovadoras para la industria, el medioambiente y la medicina, las tesis laureadas en Ingenierías

En nuestro especial periodístico sobre los graduandos que obtendrán este 24 de septiembre el Pergamino al Mérito Científico, tras obtener una calificación Cum Laude en su trabajo o tesis de grado, el turno es para las distinciones en la División de Ingenierías. María Carolina Quintero Carmona,  Angie Pineda Padilla, Daluwi Torres Fontalvo y Sebastián González desarrollaron proyectos innovadores de ingenierías, que serán destacados en la ceremonia de grado: Aquí les contamos quiénes son y qué los motivó en sus trabajos investigativos.

Terapia pasiva a través de robots para adultos con movilidad reducida temporal

El proyecto de investigación del que hace parte María Carolina Quintero Carmona podría ayudar, a través de robots manejados por cables, al 75 % de la población que se encuentre entre los 65 y 80 años, haya sufrido un accidente cerebrovascular y esté en condición de movilidad reducida temporal empleando un exoesqueleto para la rehabilitación del hombro. El trabajo obtuvo la calificación Cum Laude y se considera uno de los primeros pasos en el mundo de la biomedicina de la ingeniera mecánica, fruto de la investigación desde la Universidad del Norte.

“La tesis consistió en el diseño de ortesis para rehabilitación de hombro, empleando robots manejados por cable, durante la etapa de recuperación de la amplitud del movimiento articular en la que presentan hemiparesia. Es decir, debilidad muscular o parálisis parcial, en extremidades superiores, empleando un dispositivo dimensionado y optimizado", indicó Quintero y agregó que esto se realiza a través de la creación de un algoritmo genético para encontrar una solución efectiva que fuera aplicable al percentil 5 y 95 de la población. "Además del diseño completo de una junta universal que permitió resolver la cinemática del movimiento y los grados de libertad pasivos”, agregó la investigadora, quien cursó su pregrado siendo becaria Uninorte Caribe y actualmente se encuentra realizando una doble titulación en Ingeniería Mecánica en Uninorte y cursa la Maestría en Ingeniería Biomédica en el Politécnico de Milán.

La estudiante, quien fue representante estudiantil del departamento de Ingeniería Mecánica ante el CERUN, señaló que parte de la motivación de ella y sus compañeros de tesis, Anderson David Castillo Ramírez y Miguel Ángel Padilla, de abordar esta problemática que involucra a la población adulta es que cuando se sufren este tipo de accidentes cerebrovasculares deben supeditarse a terapia de rehabilitación. Entonces, el reto fue encontrar un método innovador que no hubiera sido utilizado antes, el cual permitiera garantizar el funcionamiento correcto del dispositivo y apoyara el trabajo de los fisioterapeutas o rehabilitadores, quienes se encargan de mejorar la calidad de vida de los pacientes.

“Es un proyecto que está en crecimiento continuo, nosotros hicimos simulaciones en diferentes software de ingeniería para verificar el funcionamiento correcto del dispositivo. Por otra parte, para mí el mérito fue un motivo de orgullo grandísimo y un premio muy importante por todo el esfuerzo. Además que, gracias a este reconocimiento como la mejor tesis del departamento, en su momento nosotros pudimos participar en una convocatoria de la Universidad del Rosario para los mejores proyectos de grado del país”, destacó María Carolina, agregando que esta investigación le abrió paso hacia dónde quiere dirigir su vida desde lo académico, investigativo y profesional.

Un algoritmo eficaz para ordenar las operaciones en un área de garantías

Después de un arduo estudio de datos, trabajo de campo, investigación, entrevistas a colaboradores y supervisión de las operaciones del área de garantías de la empresa Relax Home, cuatro estudiantes uninorteños entre los que se encuentran Daluwi Torres Fontalvo y Sebastián González diseñaron una metaheurística de secuenciación, es decir, un algoritmo que indicara, planeara y programara las tareas correspondientes a esta área, además de hacer la redistribución de la planta para optimizar los diferentes procesos. El proyecto fue calificado como Cum Laude por su innovación, creatividad y practicidad.

“Yo era el coordinador de garantías, estaba en mis prácticas profesionales y por ahí pasaban todas las garantías dentro de la empresa. Uno de los principales problemas que vi era que, técnicamente, todo lo estábamos entregando tarde y la cantidad de producto ingresado a la empresa era mayor a la cantidad de productos que salía del proceso de garantía. Después de eso seguimos investigando hasta que pudimos crear un ejecutable, es decir, un programa que técnicamente organizaba las tareas del día, nos permitió simplificar el trabajo del ingeniero y del corredor de garantía a un minuto, a dos clic de decir: esto se hace hoy”, explicó Daluwi Torres, quien se encuentra a la espera de recibir su título como ingeniero industrial.

Sebastián González señala que otro de los objetivos de su gestión fue mejorar la organización. Para eso, hicieron una intervención y redistribución de la planta ingresando una nueva área, como la de costura exclusiva para el proceso de garantías, así como la de producción, y también la creación de un almacén, con el fin de disminuir los trayectos con los materiales que se necesitaban en los distintos procesos.

“Fue una experiencia enriquecedora, pusimos en práctica lo que dimos en una clase que se llama diseño de sistemas productivos y aplicamos algunos principios que aprendimos ahí para la parte de la redistribución de la planta. En la parte de programación, con el algoritmo genético, se ordena de la mejor forma posible la secuencia de las tareas que debe realizar cada operario y el orden de los muebles, eso nos arrojaba una programación y con eso se organizaba mucho mejor las operaciones”, describió el estudiante becario del programa Ser Pilo Paga y quien también recibirá su diploma como ingeniero industrial en la próxima ceremonia de grados.

Modelo para disminuir el impacto ambiental del uso de concreto en la construcciones

Reducir el impacto ambiental de las distintas industrias, crear estrategias en función de la economía circular y que sean económicamente sostenibles siempre estuvo en la mente de la estudiante del programa de Ingeniería Industrial, Angie Pineda Padilla. Su tesis de pregrado, desarrollada con el diseño de una metodología para la optimización ambiental del hormigón bajo restricciones presupuestarias, recibió el mérito Cum Laude en la Universidad del Norte. Se enfocó en el sector de la construcción gracias a la asesoría  de dos docentes del programa de ingeniería civil, quienes adelantaban una investigación en este campo.

“Me comentaron que uno de los grandes conflictos ambientales está relacionado con la construcción: edificamos mucho, se están destruyendo muchas edificaciones antiguas y hay una cantidad de escombros con los que no se sabe qué hacer", señaló la becaria Roble Amarillo, quien durante su pregrado fue tutora y mentora del CREE, además de ser la presidente y fundadora del grupo estudiantil W-STEM.

Sobre el nivel de contaminación del concreto, la investigadora explicó que una tonelada de cemento produce una tonelada de CO2, siendo entonces una carga ambiental grandísima, considerando que es tal vez el tercer material más consumido en el mundo. Frente a esto, Pineda destacó que se está tratando de ver cómo incorporar no sólo el cemento viejo al nuevo concreto sino también materiales que puedan ser suplemento del cemento. Por esa razón decidió diseñar un modelo matemático para generar una mezcla de concreto que optimizara esa carga ambiental de las emisiones de dióxido de carbono y, al mismo tiempo, estuviera restringido a la variable financiera.

“Al utilizar el modelo van a tener la posibilidad de decir: este es mi presupuesto y con ese presupuesto que tengo el modelo me va a dar la mejor mezcla posible para reducir el impacto ambiental. Entonces, esto lo que hace es tratar de reducir la cantidad de cemento utilizado, obviamente sustentado también en la literatura y lo que se ha investigado, porque no se puede reemplazar el cemento al 100%, pero la idea es hacer la mayor cantidad con los materiales adecuados y luego también comprende la integración del cemento reciclado a manera de agregado nuevo”, explicó Pineda.

Para comprender mejor el proceso, el modelo cuenta con una interfaz gráfica donde la persona ingresa los valores y le arroja la información de: cuánto necesita de vaciado, de cemento, de agua, cuál es el impacto ambiental, el impacto del transporte, el impacto de la fabricación de materiales, el costo por toneladas, entre otros indicadores.

Cuando estaba lista toda la parte del código, con interfaz gráfica, se hizo un caso de estudio con 30 escenarios reales, en donde se comparaban 30 mezclas convencionales, realizadas por un ingeniero civil, sin utilizar ninguno de los suplementos, sino una mezcla de concreto convencional, versus la mezcla que arrojaba el modelo matemático. En promedio, se logró una reducción de alrededor del 35 % de las emisiones y de cerca del 37 % del costo.

“Eso también, al momento de presentar el modelo, fue beneficioso porque no solamente estábamos hablando de un beneficio ambiental sino también financiero. Entonces da un resultado bastante completo, es una forma de optimizar de manera muy fácil toda la información”, señaló Angie Pineda, quien agradeció a sus docentes por sus aportes durante la investigación, dedicando el reconocimiento de su proyecto de grado a sus esfuerzos y el de sus docentes.

Por Katheryn Meléndez Solano.