Artículos - Ingeniería Electromecánica

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https://repositorio.utc.edu.ec/handle/123456789/12808

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“Diseño del algoritmo para un sistema de seguimiento solar de dos ejes de una aplicación de pequeña escala.”
(Ecuador: La Maná: Universidad Técnica de Cotopaxi; (UTC), 2026-06-09) Chimborazo Azogue, Nestor Enrique; Chimborazo Azogue, Nestor Enrique; Vasquez Carrera, Paco Jovanni; Hidalgo Osorio, William Armando
Este estudio presenta el diseño y la evaluación de un algoritmo de control para un sistema de seguimiento solar de dos ejes orientado a aplicaciones fotovoltaicas de pequeña escala. El enfoque integra un modelo astronómico de alta precisión con un controlador basado en lógica difusa, optimizado para operar en microcontroladores de bajo costo. El algoritmo calcula en tiempo real los ángulos de acimut y elevación del Sol y ajusta la posición del panel mediante un esquema híbrido astronómico–sensorial que compensa perturbaciones, sombras parciales y no linealidades mecánicas. Los resultados de simulación demuestran que el controlador difuso reduce de manera significativa el error angular y mejora la respuesta dinámica del sistema en comparación con un controlador PID convencional. También, el diseño propuesto minimiza la frecuencia de activación de los actuadores, favoreciendo un menor consumo energético propio del seguidor. Estos hallazgos confirman que la solución desarrollada es técnica y económicamente viable para sistemas de bajo costo utilizados en ambientes residenciales, educativos y comunitarios. El estudio concluye que la integración de modelos astronómicos precisos con técnicas de inteligencia computacional constituye una estrategia eficaz para maximizar la captación de irradiancia en sistemas fotovoltaicos de pequeña escala.
Análisis comparativo de la resistencia a la tracción de dos aleaciones metálicas mediante el método de elementos finitos.
(Ecuador: La Maná: Universidad Técnica de Cotopaxi; (UTC), 2026-06-09) Toaquiza Patango, Alberto Medardo; Morales Tamayo, Yoandrys; Hidalgo Osorio, William Armando
El artículo se desarrolló con el objetivo de analizar la resistencia a la tracción de las aleaciones Inconel 718 y ASTM A36 mediante el Método de Elementos Finitos, para identificar las diferencias en su respuesta mecánica, estableciendo la relación entre sus propiedades estructurales y su capacidad de soportar esfuerzos. La metodología mantuvo un enfoque experimental, descriptivo y comparativo, siguiendo las especificaciones de la norma ASTM E8/E8M para la preparación y ensayo de probetas metálicas. Los ensayos físicos se realizaron en una máquina universal de tracción, registrando la curva esfuerzo–deformación y determinando parámetros fundamentales. En paralelo, se efectuaron simulaciones mediante Autodesk Inventor Professional 2026, empleado para el modelado geométrico tridimensional de las probetas, y Autodesk Inventor Nastran Editor Utility 2026, utilizado para el análisis estructural por el método de elementos finitos, lo que permitió reproducir el comportamiento mecánico y la distribución interna de esfuerzos observada experimentalmente. El Inconel 718 alcanzó una resistencia última de 875 MPa y un límite elástico de 772 MPa, con un alargamiento del 12 %. En contraste, el acero ASTM A36 presentó una resistencia última de 400 MPa, un límite elástico de 248 MPa y un alargamiento del 26 %, evidenciando mayor ductilidad. Se evidenció la superioridad del Inconel 718 en resistencia y estabilidad térmica, frente a la mayor capacidad de deformación del acero ASTM A36. La selección del material debe equilibrar resistencia, ductilidad y viabilidad económica, considerando las condiciones de operación y los requerimientos estructurales de cada aplicación industrial.
Simulación y modelamiento matemático de un brazo robótico de 4 grados de libertad
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi: (UTC), 2025-07-09) Armas Falconi, Luis Gustavo; Castillo Fiallos, Jessica Nataly
El siguiente artículo muestra a detalle el desarrollo del proceso de modelado de un manipulador de un brazo robótico correspondiente a cuatro grados de libertad (4GL) este estudio se basó en cinemática directa para el cálculo y precisión de la posición del efector final basado en sus direcciones articulares. Parte de una posición particular y se observa como es su ubicación en el plano. El uso del método se lo realizo ya que es importante identificar el movimiento del robot. La simulación se la realizo usando el software Matlab, en este programa se pudo ilustrar el movimiento del robot y como llega correctamente al movimiento en la dirección de una trayectoria previamente definida. Adicionalmente, se implementó una prueba que ayudo a comprobar que el robot fue capaz de posicionarse en el punto final deseado y que los errores generados sean mínimos. Los resultados mostraron que el sistema de control llego a un comportamiento firme, y que el error de seguimiento se reducía llegando a converger en cero, demostrando un movimiento eficiente y preciso esto ocurrió en un tiempo aproximado de 8 segundos, lo cual evidencia una adecuada estabilidad y un diseño eficaz del sistema de control. También se evaluó la estabilidad del movimiento aplicando el criterio de Lyapunov, que proporciona una confirmación teórica de la fiabilidad del sistema de control utilizado. En resumen, los resultados muestran que el brazo robótico es capaz de realizar trayectorias complejas manteniendo un movimiento estable y preciso.
“Evaluación operacional del sistema de presurización hidroneumático/prescontrol domiciliaria con bomba de 0,5 HP”
(Ecuador: Latacunga: Universidad Técnica de Cotopaxi (UTC), 2025-08-04) Chicaiza Toapaxi, Santiago Salomon; Ortega Toapanta, Anthony Alexander; Laurencio Alfonso, Héctor Luis
Residential pressurization has significantly influenced energy consumption, particularly in systems with low-power pumps. Therefore, this study assessed the hydraulic and energy performance of three configurations: a centrifugal pump with presscontrol, a hydropneumatic system, and a hybrid system, structured using Neutrosophic SuperHyperSoft Sets. The results indicated that the presscontrol system exhibited the highest efficiency (22.48%), followed by the hybrid system (21.62%) and the hydropneumatic system (20.17%), with minimal differences in op-erational flow rates. It was concluded that although these systems do not meet high-demand scenarios, they are efficient for most common sanitary fixtures, optimizing energy consumption and sustainability in residential and industrial environments. Future studies are recommended to evaluate attributes with varying degrees of neutro-sophic membership to validate their technical, economic, and environmental feasibility under different demand con-ditions. Keywords: Hydraulic performance
Predicción de estrés hídrico mediante Machine Learning utilizando sensores loT de monitoreo ambiental: caso de estudió en cultivos de café de centro experimental Sacha Wiwa.
(Ecuador: La Maná: Universidad Técnica de Cotopaxi; Extensión La Maná, Carrera de Electromecánica, 2025-09) Gonzalez Mera, Edner Alfredo; Paredes Anchatipan, Alex Darwin; Vásquez Carrera, Paco Jovanni
El estrés hídrico representa una de las principales limitaciones para la productividad del café en regiones tropicales. Este estudio desarrolló un sistema de predicción de estrés hídrico basado en sensores IoT y algoritmos de machine learning para cultivos de café en el Centro Experimental Sacha Wiwa, Ecuador. Se implementó una red de sensores inalámbricos (Ecowitt) que monitoreó 16 variables ambientales durante 8 meses (octubre 2023 - mayo 2024), recopilando 2,920 observaciones con 82.3% de disponibilidad de datos. Se desarrolló un modelo Random Forest para clasificar el estrés hídrico en tres categorías: sin estrés (>65% humedad del suelo), estrés moderado (40-65%) y estrés severo (<40%). El modelo alcanzó una precisión global del 91.8% (R² = 0.891, RMSE = 0.724), identificando las variables de humedad del suelo como predictores primarios (53.5% de importancia), seguidas por precipitación (18.6%) y temperatura ambiental (12.8%). Los períodos críticos se concentraron en enero y marzo 2024, coincidiendo con temperaturas máximas >31°C. El sistema demostró capacidad predictiva de 2-3 días, proporcionando tiempo suficiente para implementar medidas preventivas. Los resultados validan la viabilidad de tecnologías IoT para agricultura de precisión en regiones tropicales, estableciendo bases metodológicas para sistemas de alerta temprana en cultivos de café.

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