FRH - Investigación y Posgrado - Publicaciones
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Item Ingeniería inversa de bombas peristálticas para Baterías de Flujo Redox de Vanadio(2025) Cuiti Scarcella, Nael Fernando; Saiz Laurens, Juan Manuel; Imbrioscia, Gerardo Martín; Caron, Pablo AlfredoLas bombas peristálticas son componentes fundamentales en los sistemas de baterías de flujo redox de vanadio (VRFB) dado que son las responsables de impulsar los electrolitos desde los reservorios hasta la celda de conversión electroquímica. La correcta selección de estos dispositivos es crucial para disminuir el costo por bombeo del sistema, como así también asegurar la entrega correcta del caudal necesario para distintos puntos de operación. El presente trabajo relata los pasos seguidos en el proceso de ingeniería inversa sobre diferentes modelos de bombas peristálticas de bajo caudal. La motivación principal de esta tarea se basó en dos puntos clave: lograr un conocimiento propio para el desarrollo de sistemas de bombeo según nuestras necesidades y proveer de una experiencia completa a estudiantes que participaron de la tarea. Esta actividad fue llevada a cabo dentro del Proyecto Facultad “Fortalecimiento en Capacidades Especificas de la Ingeniería”, ejecutado en el Grupo Mecánica de Fluidos (GMF). El planteo de trabajo siguió una línea progresiva de tareas en donde ambos estudiantes realizaron un análisis de mercado de productos disponibles a bajo costo. Como consecuencia se adquirieron dos modelos de bombas de similares condiciones, las cuales fueron desarmadas, relevadas dimensionalmente y modeladas vía CAD3D. Una vez verificados los diseños, se procedió a la preparación de los archivos digitales para la impresión 3D de los mismos, para lo cual se analizaron diferentes técnicas de manufactura aditiva. Para finalizar, se realizaron las impresiones verificando el ajuste necesario para el correcto funcionamiento y la comprobación de funcionamiento. El proceso realizado permitió a los estudiantes atravesar un proceso formativo completo en un corto plazo sobre la tarea de ingeniería inversa para reemplazo de importaciones, arrojando información importante para el futuro desarrollo de modelos propios de cabezales de bombeo.Item Calibración y Validación de Turbos Pitot Impresos Mediante Técnica SLA(2025) Imbrioscia, Gerardo; Marano, Fabio; Angiano, Jonathan; Arias, Ángel; Caron, PabloLos tubos Pitot son dispositivos que permiten obtener la velocidad de un fluido a partir de la medición de la presión total y estática. Existen numerosas recomendaciones en la bibliografía para su diseño y construcción, las cuales pueden ser probadas a bajo costo mediante la técnica de manufactura aditiva por estereolitografía (SLA, por sus siglas en inglés). En el presente trabajo se realizó el diseño y fabricación de dos tubos Pitot, uno recto y uno curvo, los cuales fueron ensayados en el túnel de calibración de sondas perteneciente al Grupo de Mecánica de Fluidos. De los resultados analizados se desprenden los límites operativos de los mismos en lo que concierne al ángulo de orientación versus la línea de corriente normal y la sensibilidad de éstos. Además, quedó demostrado que la tecnología de manufactura aditiva es una opción válida para la fabricación ad hoc de tubos Pitot para aplicaciones específicas.Item Estudio de medios porosos con OpenFOAM: Implementación del modelo Darcy-Brinkman(2025) Alderete Wells, José Ignacio; Imbrioscia, Gerardo Martín; Caron, Pablo AlfredoLos electrodos son componentes clave en el funcionamiento de una batería de flujo de vanadio (VRFB), dado que son los encargados de promover la reacción de reducción y transferencia eléctrica. Comúnmente se utilizan fieltros de carbono, generalmente modelados con modelos porosos. El correcto modelado de su fluidodinámica es esencial para la estimación del comportamiento electroquímico del sistema. Dentro de los modelos utilizados en la bibliografía, se encuentran los de Darcy-Forchheimer y Darcy-Brinkman, siendo este último el más utilizado en el modelado de las VRFB. El presente trabajo aborda el estado del arte en lo que refiere a la incorporación de los mencionados modelos en el software de código abierto OpenFOAM. Se realizó un estudio de verificación de un código de Darcy-Brinkman desarrollado previamente en la Universidad de Chalmers en OpenFOAM, el cual, comparado con una solución analítica de Darcy-Brinkman en flujo de Poiseuille, da resultados erróneos. A continuación, y basados en la documentación del software licenciado COMSOL®, se implementó el código especifico de las ecuaciones de Darcy-Brinkman en OpenFOAM, logrando verificar los resultados. Este desarrollo permitirá llevar a cabo análisis detallados de las placas de circulación de electrolito y el efecto del medio poroso en la fluidodinámica interna de la batería. El presente trabajo se enmarca en mi tesis de maestría, aún en desarrollo, en el posgrado de Métodos Numéricos y Mecánica Computacional, mención Mecánica de los Fluidos, dictada por la UTN Facultad Regional Delta.Item Comparación de Vitis - AI y FINN para implementar redes neuronales convolucionales en FPGA(Martín German Gonzalez, 2024) Urbano Pintos, Nicolás; Lacomi, Héctor Alberto; Lavorato, Mario BlasLas redes neuronales convolucionales (CNN) son esenciales para la clasificación y detección de imágenes, y su implementación en sistemas embebidos resulta cada vez más atractiva debido a su tamaño compacto y bajo consumo energético. Los FPGA (Field-Programmable Gate Arrays) han surgido como una opción prometedora, gracias a su baja latencia y alta eficiencia energética. Vitis AI y FINN son dos entornos de desarrollo que automatizan la implementación de CNN en FPGA. Vitis AI utiliza una unidad de procesamiento de aprendizaje profundo (DPU) y aceleradores de memoria, mientras que FINN se basa en una arquitectura de transmisión de datos (streaming) y ajusta la paralelización. Ambos entornos implementan técnicas de cuantización de parámetros para reducir el uso de memoria. Este trabajo extiende comparaciones previas al evaluar ambos entornos mediante la implementación de cuatro modelos con diferentes cantidades de capas en la plataforma FPGA Kria KV260 de Xilinx. Se describe en detalle el proceso completo, desde el entrenamiento hasta la evaluaci´on en FPGA, incluyendo la cuantización y la implementación en hardware. Los resultados muestran que FINN proporciona menor latencia, mayor rendimiento y mejor eficiencia energética que Vitis AI. No obstante, Vitis AI destaca por su simplicidad en el entrenamiento de modelos y facilidad de implementación en FPGA. El hallazgo principal del estudio es que, al aumentar la complejidad de los modelos con más capas, las diferencias de rendimiento y eficiencia energética entre FINN y Vitis AI se reducen notablemente.Item B- VGG16: Red Neuronal de Convolución cuantizada binariamente para la clasificación de imágenes(Martín German Gonzalez, 2022) Urbano Pintos, Nicolás; Lacomi, Héctor Alberto; Lavorato, Mario BlasEn este trabajo se entrena y evalúa una red neuronal de convolución cuantizada de forma binaria para la clasificación de imágenes. Las redes neuronales binarizadas reducen la cantidad de memoria, y es posible implementarlas con menor hardware que las redes que utilizan variables de valor real (Floating Point 32 bits). Este tipo de redes se pueden implementar en sistemas embebidos, como FPGA. Se realizó una cuantización consciente del entrenamiento, de modo de poder compensar los errores provocados por la perdida de precisión de los parámetros. El modelo obtuvo una precisión de evaluación de un 88% con el conjunto de evaluación de CIFAR-10.Item Baterías de Flujo Redox: una tecnología clave para la autonomía energética en la Antártida(2025) Imbrioscia, Gerardo; Alderet Wells, José; Caron, Pablo; Ristori, Pablo; Aquesta, AlejandroLos electrodos porosos son elementos clave en el funcionamiento de una batería de flujo redox de vanadio, ya que ofrecen soporte físico para el electrolito y son los encargados de promover la reacción de conversión electrolítica. Por este motivo es esencial conocer sus propiedades fluidodinámicas y así modelarlo numéricamente. Dentro de los parámetros físicos que los caracterizan, la permeabilidad es uno de los de mayor importancia, ya que influye tanto en la pérdida de carga del sistema como en la distribución de corriente en la celda. En el presente trabajo se presenta un estudio, mediante dinámica de fluidos computacional, de un dispositivo de medición de permeabilidad, en donde se comprobó el funcionamiento del mismo y la distribución homogénea del fluido, obteniendo un modelo numérico que nos permite validar futuros diseños previo a su fabricación.Item ESTUDIO CFD DE DISPOSITIVO DE MEDICIÓN DE PERMEABILIDAD PARA ELECTRODOS POROSOS(2025) Santa Cruz, Sofia; Fernández, Jonathan; Alderete Wells, José; Imbrioscia, GerardoLos electrodos porosos son elementos clave en el funcionamiento de una batería de flujo redox de vanadio, ya que ofrecen soporte físico para el electrolito y son los encargados de promover la reacción de conversión electrolítica. Por este motivo es esencial conocer sus propiedades fluidodinámicas y así modelarlo numéricamente. Dentro de los parámetros físicos que los caracterizan, la permeabilidad es uno de los de mayor importancia, ya que influye tanto en la pérdida de carga del sistema como en la distribución de corriente en la celda. En el presente trabajo se presenta un estudio, mediante dinámica de fluidos computacional, de un dispositivo de medición de permeabilidad, en donde se comprobó el funcionamiento del mismo y la distribución homogénea del fluido, obteniendo un modelo numérico que nos permite validar futuros diseños previo a su fabricación.Item Sistema de Medición de Permeabilidad: desarrollo de electrónica básica para prueba de concepto(2025) Avendaño, Agustín; Imbrioscia, Gerardo; Espinosa, Geronimo; Ceccacci, Agustín; Tzvir, Darío; Alori, Mauro; Angiano, Jonathan; Marano, Fabio; Caron, PabloLa determinación de permeabilidad de muestras porosas requiere la medición de la caída de presión a través de ellas a diferentes caudales. Para ello se desarrolló un dispositivo el cual permite regular el flujo de aire a través de la muestra, midiendo en tiempo real variables como presión, temperatura y humedad. A su vez, la salvaguarda de los valores se realizó de forma local como también a un servidor web, donde se pueden visualizar los valores en tiempo real. En el presente trabajo se muestra el desarrollo electrónico de prueba de concepto donde se implementaron el ecosistemas de sensores, pantallas de comunicación con el usuario y manejo de datos locales y remotos, a través de diferentes microcontroladores.Item INFLUENCIA DE LA CAPA LÍMITE ATMOSFÉRICA EN EL EFECTO SHELTER PARA LA PROTECCIÓN DE CULTIVOS(2025) Dematte, Rodolfo; Huespe, Josefina; Feldman, Solange; Caron, PabloUna de las estrategias más difundidas para la protección de cultivos contra el clima adverso es mediante el uso de cortinas forestales. El presente trabajo analiza, mediante dinámica de fluidos computacional (CFD), la eficacia del escudo protector de las cortinas forestales frente al viento Zonda en cultivos de vid en Mendoza, Argentina. Las simulaciones por CFD se realizaron en OpenFOAM, comparando escenarios con y sin capa límite atmosférica bajo un viento Zonda tipo 2 (25ms−1). En los casos sin capa límite atmosférica, las cortinas forestales redujeron de forma predecible la velocidad del viento en su zona de influencia, confirmando que una PO entre 35% y 50% maximiza el efecto Shelter. Sin embargo, al incorporar la capa límite, las estructuras de flujo y los procesos de disipación de energía se volvieron significativamente más variables: la forma del escudo protector sufre alteraciones tanto en la extensión como en la intensidad de la zona de recirculación, lo que puede repercutir en la eficacia de la protección vegetal. Estos hallazgos permiten refinar las estrategias de diseño y disposición de cortinas forestales, mejorando la planificación agronómica en regiones expuestas al viento Zonda.Item Quantitativo Evaluation of Wind Erosion in Extreme Wind Scenarios. Case Study: Mendoza, Argentina(Hitesh Patel, 2025) DEMATTE, Rodolfo; CARON, Pablo; HUESPE, JosefinaWind has a significant influence on agricultural ecosystems, contributing to both beneficial processes, such as pollination and seed dispersal, and adverse effects, including physical damage to crops, desiccation, disease propagation, and wind erosion with soil nutrient loss. In the province of Mendoza, in western Argentina, vineyards are grown on sandy loam soils in a predominantly arid climate. These conditions, combined with the presence of intense winds such as the "Zonda wind"—a warm, dry current descending from the Andes Mountains—generate a high susceptibility to wind erosion. This phenomenon represents a significant challenge for soil conservation and the sustainability of local viticultural production. This study quantified wind erosion in Mendoza vineyards using two complementary approaches: laboratory-scale experimental tests in a wind tunnel, in contrast with empirical estimations using the USDA Wind Erosion Equation (WEQ). According to the annual estimation of the Wind Erosion Equation (WEQ), soil loss was 195 t/ha·year. In contrast, wind tunnel tests at 12.5 m/s (without forest barriers) recorded 504 t/ha·year, which is 2.58 times the WEQ estimate (+158%). The latter is equivalent to an instantaneous rate of 3.6 kg/m²·h, calculated for a frequency of 14 hours per year of extreme wind. The difference indicates that empirical models, such as the WEQ, tend to underestimate erosion during critical events, whereas tunnel tests enable the evaluation of the actual magnitude of soil loss. In this context, the high vulnerability of Mendoza vineyards to wind erosion is highlighted, and the need to implement mitigation strategies that contribute to soil conservation and the sustainability of viticultural production is reinforced.