Los estudiantes presentan investigaciones innovadoras y prototipos en la exposición de diseño de la Facultad de Ingeniería de VCU

11 de mayo de 2023

Por Lea Landry

Un jardín vertical, sin suelo. Una secadora de ropa que utiliza tecnología de vacío en lugar de calor. Un sistema que rastrea con precisión el equipo basado en ruedas.

Estos fueron algunos de los prototipos innovadores presentados por más de 90 equipos de estudiantes en la exposición anual de diseño Engineering Capstone de este año.

Un evento exclusivo de la Facultad de ingeniería de la Universidad Commonwealth de Virginia, la Exposición anual de diseño Capstone representa la culminación de la educación de la clase que se gradúa y ofrece a los equipos de diseño la oportunidad de mostrar y demostrar sus prototipos funcionales a la comunidad de Greater Richmond.

Los proyectos son el producto de un curso de Diseño Capstone de un año de duración, dirigido por Laura Osborne, administradora de eventos y compromisos de la Facultad de Ingeniería, y un equipo de representantes de la facultad de cada departamento, que sumerge a los estudiantes de ingeniería superiores en los procesos prácticos de resolución de problemas prácticos.

A través de sus proyectos, los equipos de estudiantes practican el descubrimiento de clientes, el proceso de diseño de ingeniería y la creación rápida de prototipos. Al trabajar con patrocinadores, los estudiantes abordan esta experiencia práctica de aprendizaje resolviendo problemas del mundo real bajo restricciones del mundo real, aprendiendo los fundamentos del trabajo en equipo y aplicando la teoría aprendida.

Estos son algunos de los proyectos de este año.

Departamento: Ingeniería BiomédicaEquipo: Rayyan Amer, Tylar Brinkley, Miriya PhilipAsesor: Henry J. Donahue, Ph.D.

Patrocinador: Saad Sheriff

Para los amputados, una prótesis les permite continuar con su vida normal, pero esos accesorios presentan ciertos desafíos. Un ajuste inadecuado en el encaje, donde el muñón se conecta a la prótesis, a menudo causa daño en los tejidos, lo que puede provocar inflamación o encogimiento, lo que dificulta las tareas más simples.

Este equipo de capstone diseñó un enchufe inteligente que usa sensores para detectar cambios en la presión y alerta al usuario para que ajuste el enchufe. También puede venir con un forro, similar a usar un calcetín con un zapato, para que el encaje sea más cómodo contra la piel.

Cuando los pacientes pierden sensibilidad en su muñón, no se dan cuenta del daño que ha causado hasta que es grave. El enchufe inteligente permite a los pacientes evitar más visitas al médico y facturas médicas elevadas.

Departamento: Ingeniería Química y Ciencias de la VidaEquipo: Ahmed Tewfig, Mohammed Safar, Randolph White, RJ PetersAsesor: Thomas Roper, Ph.D.Patrocinador: VCU Inclusive Excellence

La inseguridad alimentaria, la falta de acceso a suficientes alimentos para llevar una vida saludable, obliga a muchos a prescindir de productos frescos y de calidad. La producción localizada de alimentos es un enfoque, pero es insostenible en áreas urbanas debido a la falta de tierra y suelo.

La solución es un jardín vertical, donde los cultivos crecen en estantes apilados unos encima de otros. El equipo eligió un jardín hidropónico, un método de cultivo de plantas sin suelo, donde las raíces se sumergen en agua corriente. El sistema de bajo mantenimiento solo requiere mantener lleno el depósito de agua en el fondo del jardín y monitorear sus nutrientes. Los estudiantes usaron tomates Hahms Gelbe para su prototipo debido a su densidad de nutrientes y ciclo de crecimiento corto.

El objetivo es un sistema rentable para que las organizaciones sin fines de lucro urbanas proporcionen alimentos a las personas que experimentan inseguridad alimentaria.

Departamento: InformáticaEquipo: Sam Castle, Eva Curry, John Sfara, Nicole TomeAsesor: Tamer Nadeem, Ph.D.

El tiempo es dinero. Y para aquellos en industrias como la atención médica y la fabricación sin un sistema para ubicar y rastrear activos, se pierde tiempo que podría usarse en otras responsabilidades.

Este equipo creó un sistema que localiza cualquier activo basado en ruedas, como sillas de ruedas o montacargas, con precisión de nivel fino. Dos sensores de giroscopio ubicados en cada rueda generan datos que el sistema rastrea en tiempo real. Con la ayuda de un algoritmo, un monitor de interfaz de usuario muestra la ubicación exacta del activo, incluida la ruta y la distancia que recorrió y la dirección en la que se encuentra actualmente.

El sistema sirve como base para otros usos, desde monitorear vehículos con fines de capacitación y seguros hasta mapear áreas de alto riesgo, como un sitio de lluvia radiactiva, donde la intervención humana no es factible.

Departamento: Ingeniería EléctricaEquipo: Coby Cockrell, Radiah Zaman, David BordenkircherAsesor: Ruixin Niu, Ph.D.

Patrocinador: Army ASPIRE

En un día cualquiera en el centro de Richmond, con vehículos que pasan velozmente, edificios de oficinas y escuelas que usan varias redes y personas que usan teléfonos celulares, todo al mismo tiempo, las señales transmitidas se dispersan. El desorden y el movimiento distorsionan estas señales, causando desvanecimiento o corrupción.

Con las ciudades en mente, estos estudiantes diseñaron un sistema de comunicación espacial que mejora la cobertura y reduce los errores de señal con el uso de la macrodiversidad. En términos más simples, los receptores están separados con un transmisor en el medio que conduce una señal. Recibir múltiples salidas de una sola entrada permite la combinación de diversidad, lo que reduce la distorsión de la señal de los teléfonos celulares y otros dispositivos conectados, como relojes inteligentes, impresoras inalámbricas y sistemas de seguridad.

El objetivo es mejorar el enlace de comunicación mediante la reducción de la tasa de error de bits en entornos de dispersión rica, como edificios de oficinas, escuelas y almacenes para reducir el consumo de energía y aumentar la cobertura.

Departamento: Ingeniería Mecánica y NuclearEquipo: Roman Cutler, Amadi Shekanino, Kirrollos Abdou, Noorpreet KaurAsesor: Carlos Castano Londoner, Ph.D.Patrocinador: Anand Lot-he

Secar la ropa requiere una cantidad significativa de tiempo y energía en instalaciones a gran escala como hospitales y lavanderías. El alto calor de las secadoras tradicionales también disminuye la calidad de las telas, lo que obliga a los usuarios a reemplazarlas con frecuencia.

Buscando hacer que los hornos de vacío existentes, que secan materiales sensibles al calor sin calor, sean más eficientes, los estudiantes conectaron sensores al dispositivo para medir variables que incluyen la temperatura de la cámara y la tela, la humedad, la presión y la cantidad de agua evaporada. El primer intento de modificaciones del equipo secó 152 batas médicas dobladas, una carga de 70 libras, en dos horas y usó 1500 kWh de energía.

Después de experimentar con varias configuraciones, los estudiantes desarrollaron un diseño que maximizaba la exposición del área de la superficie, se asemejaba a un armario y reducía drásticamente tanto el tiempo de secado como el uso de energía. El nuevo diseño seca una carga de 70 libras en solo 20 minutos y consume solo 250 kWh de energía.

Departamentos: informática, ingeniería informática, ingeniería eléctrica, imágenes cinéticas Equipo: Cole Bohanon, Jason Roark, Joseph Theakston, Tyler Samay, Ty Glisan, Esther Kim, Uday Illa

Asesores: Robert Dahlberg, Ph.D., Nathaniel Kinsey, Ph.D., Semi Ryu

Para los estudiantes de ingeniería eléctrica, los conceptos electromagnéticos son difíciles de entender simplemente sentados en una conferencia, leyendo un libro de texto y tomando notas. Esto hace que el aprendizaje multisensorial sea un paso crucial para que los estudiantes pongan en práctica estos modelos.

El sistema de realidad virtual de este equipo multidisciplinario ayuda a los estudiantes de ingeniería a visualizar mejor conceptos como la ley de Coulomb, Gauss y Ampere (que se ocupan de las interacciones entre dos cargas, el flujo sobre una superficie cerrada y la circulación de un campo magnético a lo largo de un camino cerrado, respectivamente). La realidad virtual se diferencia del aprendizaje tradicional en que implica el tacto, lo que proporciona a los estudiantes una formación práctica. Esto mejora su comprensión tanto dentro como fuera del aula, ya que se pueden utilizar en cualquier lugar.

Los estudiantes pueden realizar cambios dinámicos en la tecnología, viendo los efectos en tiempo real. En el futuro, esto se puede utilizar en lugares de trabajo y aulas en áreas como matemáticas, ciencias naturales y el campo de la medicina.

Ganadores del premio Capstone 2023

ECE 23-401: Formador de haz de banda ancha analógica

Equipo: Miles Dawkins, Dustin Hulse, Mac Salter, Dan Youngk

BME 23-104: Dispositivo de monitorización del síndrome de taquicardia ortostática postural (POTS)

Equipo: Zainab Alibrahim, Anica Huang, Julia Som, One Day Nusrat

1er lugar

CS 23-321: Aplicación web para evaluar la habilidad previa a la escritura en niños

Equipo: Charlie Cutler, Edward Ladia, Noah Shields, Christopher Smith

MULT 23-614: Desarrollo de fantasmas cerebrales imprimibles en 3D para pruebas de ultrasonido y conmoción cerebral

Equipo: Parisa Zalmai, Benjamin Reams, Anthony Rubio-Tonche, Lila Schandler

Segundo lugar

CS 23-322: Sistema de localización de activos basado en ruedas para interiores en tiempo real

Equipo: Sam Castle, Eva Curry, John Sfara, Nicole Tome

3er lugar

MNE 23-513: Diseño y análisis de un nuevo sistema reproductor de manta de fusión de sal fundida

Equipo: Ryan McGuire, Sierra Tutwiler, Trevor Franklin, Amelie Lutz

Ingeniería Biomédica

Proyecto: BME 23-111: Integración y Análisis de Neuromonitorización en Quirófano

Equipo: Samiya Majid, Yashnoor Sandhu, Saagar Sheth, Samisha Suresh

Ingeniería Química y Ciencias de la Vida

Proyecto CLSE 23-205: Eliminación de adhesivo de acetato de polivinilo de obras de arte

Equipo: Ana Rodríguez Vicuña, Kimberly Penzer, Sid Nimmalagadda, Yousif Alhouli

Ciencias de la Computación

CS 23-330: Atravesando Marte virtualmente a través del movimiento robótico

Equipo: Malcolm Breckenridge, Haley Currence, Ian Jaffe, Cyaira Hughes, Miles Popiela

Ingeniería Eléctrica e Informática

Proyecto: ECE 23-401: Formador de haz de banda ancha analógica

Equipo: Miles Dawkins, Dustin Hulse, Mac Salter, Dan Youngk

Ingeniería Mecánica y Nuclear

Proyecto: MNE 23-509: Diseño y Desarrollo de una Mesa de Soldadura Rotativa Automatizada con Ajustes Múltiples

Equipo: Logan Deters, Yousef Elsiragy, Youssef Aziz, John Whitman

Multidisciplinario

Proyecto: MULT 23-602: Kit de Fundamentos de Maquinaria de Automatización

Equipo: Ebenezer Mensah, Matthew Basic, Rodrigo De León, Aiden Carr, Ryan Rolle

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