La producción panelera en Colombia está repartida en diferentes regiones, aunque Risaralda no está dentro de los departamentos de mayor producción, si genera un impacto social en la economía regional ya que beneficia a una gran cantidad de familias con áreas de cultivo pequeñas. Las técnicas para la obtención de panela se evidencian cada vez más versátiles y tendientes a un mejoramiento continuo, procurando por la sostenibilidad en los procesos, siempre en búsqueda de la eficiencia energética en la producción, tratando de minimizar dificultades en la dinámica productiva y de mercado, considerando aspectos decisivos como el establecimiento de consumo energético, determinación del daño ambiental y eficiencia en los procesos. Desde la entrada en vigor de la ley 1715 de 2014, en la cual se promueve el desarrollo y la utilización de las energías renovables, estimulando la inversión, la investigación y el desarrollo tecnológico, ocupa el quehacer de la línea de investigación en energías renovables, del grupo MECABOT, del programa de Ingeniería Mecatrónica de la Universidad Tecnológica de Pereira, la búsqueda de un mecanismo de modernización para la industria panelera, la cual ocupa el tercer nivel nacional en actividades agropecuarias. Haciendo uso de mejoras tecnológicas y energías limpias, se puede contribuir a mejorar las condiciones de vida de los productores y del medio ambiente, permitiendo adaptar los procesos productivos del campo a los nuevos conceptos de sostenibilidad. A continuación, se presenta el diseño del sistema de suministro eléctrico fotovoltaico: Una instalación fotovoltaica del tipo aislada, o tipo “Off Grid”, conformada por paneles solares, acumuladores o banco de baterías, controlador o regulador de carga e inversor DC/AC. Los componentes del sistema fotovoltaico están agrupados en los siguientes subsistemas: Subsistema de generación, subsistema de almacenamiento y subsistema de control. Este modelo supone la existencia de trapiches paneleros cada vez más eficientes, que apunten a la sostenibilidad energética, beneficiando los campesinos con procesos de producción tradicionales.

El agua residual de la industria textil constituye uno de los factores con más altos niveles contaminantes sobre el agua empleada en los procesos de lavado, tintura, estampación y acabado en las tintorerías asentadas en el eje cafetero, más específicamente en el departamento de Risaralda. El grupo de investigación MECABOT, desde las instituciones de educación superior, busca la implementación de los desarrollos tecnológicos e impacto social, con el interés principal de establecer aportes desde el componente mecatrónico a la sostenibilidad ambiental, enfocado en el entorno de acción dentro del sector productivo regional, buscando desde la academia proponer soluciones en ingeniería que contribuyan al optimo acceso y utilización del recurso hídrico, así como la eliminación de residuos y aguas residuales. Los sistemas que actualmente existen evidencian que no son óptimos, debido al vertimiento con colorantes y a la ineficiente utilización de las plantas de tratamiento de las aguas residuales industriales (PTARI). En la búsqueda de alternativas, se propone la creación de conciencia ambiental, permitiendo un trabajo conjunto entre los empresarios textiles, la comunidad y las entidades encargadas del control de estos vertimientos. La mayoría de las actividades en lavanderías y tintorerías que generan vertimientos producen una acelerada demanda de agua, al aumentar la demanda global, el volumen de aguas residuales generadas y su nivel de contaminación se encuentra en constante incremento a nivel mundial, donde la mayor parte de las aguas residuales industriales se vierte directamente al medio ambiente sin un tratamiento adecuado. Lo anterior tiene repercusiones negativas en la salud de las personas, la productividad económica, la calidad de los recursos ambientales y los ecosistemas. En la actualidad, gracias a los adelantos tecnológicos se puede evidenciar que el coste de la implementación de una planta de tratamiento de aguas residuales industriales (PTARI) se reduce de forma constante desde la existencia de sistemas como la electrocoagulación. Es por esto, que se hace conveniente enfocarse en establecer la factibilidad de aprovechar y validar un diseño de una PTARI con su estructura, tanques de almacenamiento, electrocoagulador, filtros, dosificaciones y un sistema de control automatizado, que permita verificar el comportamiento de la electrocoagulación para efluentes con tintura de la industria textil. El proceso que se propone como solución mecatrónica consiste en una metodología de desestabilización de los contaminantes del agua que estén en suspensión, emulsionados o disueltos, mediante la acción de corriente eléctrica directa de bajo voltaje y por la operación de electrodos metálicos de sacrificio, normalmente aluminio/hierro. En este proceso se genera una elevada carga de cationes que desestabilizan los contaminantes del agua residual, se forman hidróxidos complejos, estos tienen capacidad de adsorción produciendo agregados con los contaminantes.

Los dispositivos y sistemas accionados en los procesos industriales por energía eléctrica en una o varias etapas, siempre ofrecen la oportunidad de visualizar la transformación de energía eléctrica a otro tipo de energía, considerando la posibilidad de reencontrar la electricidad y la electrónica con la presencia de convertidores de potencia. Los problemas asociados con los sistemas de regulación de voltaje, permite la innovación de soluciones que mejoren el desempeño y la eficiencia tecnológica de los dispositivos para el procesamiento e implementación de la información en aplicaciones móviles. A partir de la incorporación de las Industrias 4.0 en la mecatrónica, permite que el profesional con este énfasis aborde los procesos de forma interdisciplinar atendiendo a la transición presente en el sector productivo. Un convertidor Buck puede aportar elementos para mejorar el diseño y la implementación del sistema de alimentación de voltaje e incrementar en un gran porcentaje la eficiencia, teniendo en cuenta que los reductores DC-DC son utilizados normalmente para los sistemas de computación y sistemas de control que manejan un bajo voltaje. Debido a la prestación que brinda un elemento de conmutación, considerándose la aplicación del convertidor reductor implementando el monitoreo a través de una conexión remota y validar su funcionamiento a través de un prototipo. Como estrategia de educación en ingeniería, atendiendo a la directriz del énfasis del programa de Ingenieria Mecatrónica en apropiación de las industrias 4.0, con el apoyo del grupo de investigación Mecabot, desde la mirada de la experimentación, presentan el manejo de las nuevas realidades en el sector productivo, con el análisis de varias representaciones del circuito Buck y exalta su correspondencia en el campo de formación. En general, los convertidores conmutados son representados a través de ecuaciones diferenciales ordinarias lo cual, en teoría, permite que dada una condición inicial se conozca exactamente su evolución en el tiempo. Por muchas razones en la obtención de un modelo es normal realizar aproximaciones para simplificarlo, algunas de estas razones son que no se puede representar la dinámica exacta de los elementos del sistema a analizar, el modelo exacto resulta demasiado complicado, no es posible modelar las perturbaciones externas. Esto ocasiona que, de acuerdo con las simplificaciones que se realicen el modelo sea solamente una aproximación que representa una parte de la dinámica del sistema. Puesto que un sistema pueda ser representado de diversas maneras, la selección del modelo matemático que represente su comportamiento es un punto importante en el estudio de cualquier sistema dinámico. En los convertidores conmutados, el uso de interruptores genera modelos discontinuos o de estructura variable, ya que el interruptor es modelado como un dispositivo que pasa de una posición a otra diferente de manera instantánea. El análisis de sistemas dinámicos discontinuos no resulta trivial; en el caso de los convertidores conmutados se fundamenta su estudio su comportamiento o su dinámica utilizando el modelo ya estandarizado, el cual permite representar a estos dispositivos como sistemas diferenciales.