http://hdl.handle.net/10584/5605 Wed, 19 Aug 2026 11:52:15 GMT 2026-08-19T11:52:15Z http://hdl.handle.net/10584/14181 Development of an intelligent control combinator curve (I3C) for a controllable pitch propeller propulsion system Verhelst Garrido, Mauricio Andrés Ships equipped with controllable pitch propellers (CPP) are widely used in maritime transport for their operational versatility. Unlike fixed pitch propellers (FPP), these systems provide two degrees of freedom for controlling vessel motion by allowing simultaneous regulation of the propulsion machinery speed and the propeller pitch to achieve the thrust needed to overcome hydrodynamic resistance. Control commands for these propulsion systems are typically established using combinator curves, developed during the design phase and subsequently adjusted during initial sea trials. These curves are intended to ensure that the main machinery operates within acceptable ranges and can provide sufficient power to meet propulsion demands. However, because they are built with predefined safety margins, they restrict the propulsion system from achieving optimal performance under changing operational conditions. This thesis introduces the Intelligent Combinator Control Curve (I3C) framework, which leverages the ability of Artificial Neural Networks (ANNs) to model nonlinear systems and multi-objective optimization methods (weighted sum, epsilon constraint, and NSGA-II) to formulate adaptive policies for selecting propulsion control commands based on data collected during real sea trials, and to generate combinator curves for different environmental and operational scenarios, with the objective of reducing fuel consumption and ensuring the required navigation speed. The resulting curves are validated using operational data collected during the experimental phase, demonstrating that the proposed reference framework reduces fuel consumption by up to 18.42% compared to conventional curves, without compromising the performance of the propulsion system. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/10584/14181 2026-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10584/14180 Estudio del uso de las semillas de Moringa oleífera para el tratamiento de aguas residuales con fines de riego y productividad de cultivos Gutiérrez Herrera, Juan Carlos Esta investigación evaluó el potencial de las semillas de Moringa oleífera como coagulante natural para tratar aguas residuales destinadas al riego, analizar su influencia sobre la productividad de cultivos y establecer la viabilidad técnica, económica y ambiental de su implementación en sistemas descentralizados. Se desarrolló una investigación cuantitativa, experimental y aplicada. Se realizaron ensayos de coagulación, floculación y sedimentación con semilla en polvo, extracto acuoso y sulfato de aluminio, variando las dosis y los tiempos de sedimentación. Además, se evaluó la calidad física, química y microbiológica del agua, se ejecutó un experimento de riego con fríjol, arveja y lenteja, y se analizaron variables morfológicas, productivas y edáficas mediante pruebas estadísticas y comparaciones múltiples. Finalmente, se diseñó un tren de tratamiento conformado por coagulación, floculación, sedimentación, filtración en arena, carbón activado y desinfección por radiación ultravioleta, complementado con análisis de escalamiento, costos y ciclo de vida. La optimización alcanzó remociones superiores al 95 % de turbidez, reducciones mayores al 99 % de coliformes y superiores al 75 % de color, sin alteraciones relevantes del potencial de hidrógeno. Sin embargo, la aplicación de 1 gr/L incrementó la demanda química de oxígeno en 192 % y la demanda bioquímica de oxígeno a cinco días en 159 %, debido a la liberación de materia orgánica proveniente de la semilla. En el sistema multibarrera, las dosis de 0,25 y 1 gr/L removieron entre 92 % y 94 % de turbidez y más del 99,6 % de coliformes. No obstante, la dosis alta casi duplicó la carga orgánica final y generó seis veces más lodos, por lo que se seleccionó la dosis de 0,25 gr/L como la alternativa más conveniente para el escalamiento. En el cultivo de fríjol, el agua tratada incrementó entre 50 % y 53 % la biomasa seca, y aumentó entre 43 % y 48 % la disponibilidad de nitrógeno, fósforo y potasio en el sustrato. Los resultados obtenidos en arveja no fueron concluyentes, mientras que la lenteja presentó limitaciones. Además, la conductividad del sustrato aumentó 54 %, lo que advierte sobre un posible riesgo de acumulación salina. Para una capacidad de tratamiento de 10 metros cúbicos por día, la inversión inicial se estimó en 42,7 millones de pesos colombianos y el costo anual de operación y mantenimiento en 25,7 millones. El costo de tratamiento fue de 7.046 pesos por metro cúbico y disminuyó a 5.047 pesos cuando se consideró la producción local de la semilla. Los costos de operación representaron aproximadamente el 84 % del costo total durante una vida útil de veinte años. En la evaluación ambiental comparativa, el escenario circular, basado en la valorización del aceite, la biomasa residual y los lodos, alcanzó un balance de −4,53 kilogramos equivalentes de dióxido de carbono por cada metro cúbico tratado y redujo cerca del 97 % la toxicidad carcinogénica respecto al sulfato de aluminio, aunque presentó una mayor demanda de suelo. Se concluye que Moringa oleífera constituye una alternativa viable para la clarificación, reducción microbiológica y reúso agrícola de aguas residuales domésticas en sistemas rurales descentralizados, siempre que se emplee una dosis baja, se integre un sistema de tratamiento multibarrera, se garantice la producción local de semilla y la valorización de los coproductos. Su aplicación todavía no debe extrapolarse a grandes caudales ni a aguas residuales industriales. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/10584/14180 2026-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10584/14177 Evaluación y comparación del comportamiento mecánico de mallas electrosoldadas utilizadas como refuerzo estructural en concreto fabricadas en Colombia Peñaranda Mikán, Nicolás Andrés Las mallas electrosoldadas (WWM, por sus siglas en inglés) son ampliamente utilizadas como refuerzo estructural en elementos de concreto debido a su facilidad de instalación y eficiencia económica frente a los sistemas tradicionales de refuerzo con barras de acero. Sin embargo, el proceso de soldadura por resistencia eléctrica empleado en su fabricación genera ciclos térmicos localizados que modifican la microestructura del material, produciendo zonas térmicamente afectadas con gradientes microestructurales pronunciados y fases frágiles como la martensita, las cuales pueden comprometer la ductilidad y la capacidad de deformación del sistema. La presente investigación evalúa y compara el comportamiento mecánico de mallas electrosoldadas dúctiles fabricadas según NTC 2043 y mallas electrosoldadas comerciales fabricadas según NTC 5806 producidas en Colombia, centrándose en la influencia del proceso de soldadura sobre sus propiedades mecánicas y microestructurales. El programa experimental fue desarrollado en el Centro Integrado de Materiales y Manufactura (CIMM) de la Universidad del Norte y comprendió cuatro fases secuenciales aplicadas a dos tipos de mallas: mallas dúctiles (2W y 8W) y mallas comerciales de 6mm y 8mm. Las mallas dúctiles tienen denominaciones 2W y 8W haciendo referencia a los diámetros de 6,35 y 8,5 milímetros de diámetro respectivamente. Se realizaron ensayos de tracción axial según ASTM E8M en probetas de material base y probetas con unión soldada, análisis metalográfico siguiendo las normas ASTM E3, E407 y E112 mediante microscopio óptico Carl Zeiss Axiovert 7, y perfiles de microdureza Vickers según ASTM E384 con carga de 0,5 kg durante 10 segundos. Los resultados fueron comparados con los requisitos establecidos en las normas NTC 5806, NTC 2043, ASTM A1064 y ASTM A184. Los resultados revelaron que la soldadura por puntos no reduce significativamente la resistencia última del sistema, registrándose valores de esfuerzos últimos comparables entre probetas con unión soldada y material base en todos los tipos de mallas evaluadas. No obstante, la ductilidad medida en términos de deformación última y porcentaje de elongación se redujo sustancialmente en presencia de la unión soldada, con reducciones de hasta el 45,5% en la malla 2W y del 51,4% en la malla 8mm, comportamiento atribuible a la microestructura predominantemente martensítica identificada en la zona fundida. Los perfiles de microdureza corroboraron este comportamiento, registrando valores máximos de 562 HV y 462 HV en mallas dúctiles y comerciales respectivamente, frente a valores promedio de material base entre 228 HV y 249,8 HV. La comparación entre tipos de mallas evidenció que las mallas comerciales presentan mayor resistencia como consecuencia del endurecimiento por trefilado en frío, mientras que las mallas dúctiles demostraron superior capacidad de deformación plástica en ambas condiciones evaluadas. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/10584/14177 2026-01-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10584/14176 Caracterización experimental de la fluidodinámica y la segregación de mezclas arena-carbón vegetal en lecho vibrofluidizado Amell Salcedo, Jorge Mario Esta investigación tuvo como objetivo caracterizar experimentalmente la segregación de una mezcla de arena y carbón vegetal en un lecho vibrofluidizado, evaluando el efecto del flujo de aire, la frecuencia y la amplitud de vibración sobre la distribución del material en el lecho. Inicialmente, se caracterizaron los materiales empleados, se estableció su clasificación Geldart y se verificó experimentalmente la velocidad mínima de fluidización de la mezcla. Posteriormente, se desarrolló una matriz experimental considerando ensayos con y sin flujo de aire, dos frecuencias de vibración, correspondientes a 10 Hz y 13,3 Hz, y cuatro amplitudes: 0,5 mm, 1 mm, 2 mm y 3 mm. La segregación se cuantificó mediante la distribución del contenido de carbón en diferentes capas del lecho y el cálculo de un índice de segregación. Adicionalmente, se realizó un análisis complementario de velocimetría por imágenes para observar los patrones de movimiento interno del lecho durante la vibrofluidización. Los resultados mostraron que la vibración por sí sola no generó una segregación efectiva del material. En contraste, la combinación de flujo de aire y vibración favoreció la estratificación de la mezcla, especialmente a bajas amplitudes. El incremento de la amplitud y de la intensidad vibratoria redujo la capacidad de segregación, mientras que la frecuencia, dentro del rango evaluado, no presentó una relación lineal clara con este fenómeno. El análisis de velocimetría mostró además que el movimiento interno del lecho no fue uniforme, presentándose zonas localizadas de desplazamiento ascendente, descendente y lateral. En conjunto, los resultados indican que la segregación en lechos vibrofluidizados depende del equilibrio entre el flujo de aire, la energía vibratoria aplicada y las propiedades físicas de la mezcla. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/10584/14176 2026-01-01T00:00:00Z