FRRQ - Producción de Investigación

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    Aproximación de la irradiación solar global captada mediante funciones polinómicas
    (2024-05-15) Ros, Mario Alberto; Martín, Héctor Daniel; Suligoy, Juan Pablo; Capeletti, Walter Hernán
    El presente trabajo consiste en la determinación de la energía solar (radiación solar global) en días despejados y/o parcialmente nublados, mediante datos de potencia (Irradiancia) extraídos cada 5 minutos de una estación meteorológica ubicada en el predio de la Facultad Regional Reconquista. La determinación de dicha energía se ha realizado por medio de cálculos de las áreas bajo la curva, mediante aproximaciones de funciones y resolviendo las respectivas integrales definidas para dos días en particular, despejado y parcialmente nublado. El método matemático empleado fue la aplicación de funciones polinómicas de 2 y 6 grado para determinar el valor de energía captado (Irradiación) y contrastado con en el valor, más próximo al real, que entrega el método de cálculo de los trapecios para el cálculo del área bajo de la curva. Los valores obtenidos por este método matemático son usados para compararse con los valores de energía generada de una instalación fotovoltaica, en el mismo predio y en los mismos días, donde la diferencia entre ambos contempla las pérdidas; por aumento de temperatura de la célula solar (olas de calor), suciedad, pérdidas en la instalación eléctrica y pérdidas inherente a los equipos electrónicos como ser el inversor.
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    APLICACIÓN DE HERRAMIENTAS INFORMÁTICAS PARA EL DISEÑO DE MÁQUINA TRASPLANTADORA HORTÍCOLA PARA MÚLTIPLES ESPECIES.
    (2016-10) Fabbro, Alejandro Antonio; Soto, Walter; Martín, Héctor Daniel; Snaider, Iván; Lorenzón Cian, Federico; Peresón, Onofre; Martin Gutbrod, Nicolás; Cian, Mauricio
    El presente trabajo resulta ser una continuación de lo presentado en el CAIM 2014 [1], en el cual se había diseñado una máquina de ensayos para la pinza de trasplante. Se describe aquí el proceso de diseño del dispositivo mecánico completo destinado a realizar la tarea del trasplante en el contexto de la producción hortícola en mediana escala. La principal característica de diseño del dispositivo es su adaptabilidad a varios plantines de diferentes especies. Como herramientas de asistencia al diseño se hace un fuerte hincapié en el uso del Software de CAD/CAE paramétrico “Autodesk Inventor” y software de cálculo como “Excel” y “Wólfram Mathematica”. Lo novedoso es la forma en que se han podido enlazar estos programas de manera que, a nivel informático, el diseño y cálculo resultan estar completamente vinculados. Otra contribución interesante del trabajo es mostrar las simulaciones numéricas orientadas al estudio de la cinemática y la dinámica de las cadenas de cuerpo rígidos que conforman el mecanismo. Como resultado de esta combinación de estudios analíticos, modelado 3D y simulaciones numéricas se logró el desarrollo de un prototipo virtual de la máquina trasplantadora, el que permite realizar múltiples verificaciones de la máquina antes de construirla.
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    DISEÑO DE MÁQUINA DE ENSAYO PARA PINZA DE UNA TRASPLANTADORA HORTÍCOLA PARA MÚLTIPLES ESPECIES
    (2014-09) Fabbro, Alejandro Antonio; Soto, Walter; Martín, Héctor Daniel; Snaider, Iván; Lorenzón Cian, Federico; Peresón, Onofre; Cian, Mauricio
    El presente trabajo es parte de un proyecto de investigación en el cual se pretende diseñar una máquina trasplantadora hortícola para diversas especies, un dispositivo de gran adaptabilidad, que permitirá, al pequeño productor hortícola, facilitar la tarea de trasplante de múltiples especies de hortalizas. Para lo cual se planteó el diseño de un dispositivo de ensayo para ciertos componentes, que interactúan con el plantín y el suelo en condiciones de trabajo. Tales ensayos deben idearse íntegramente, ya que no existen normas y/o métodos para este tipo de maquinaria. El diseño de cada componente del dispositivo de trasplante y el de ensayo se realiza mediante Software de CAD-CAM-CAE. Luego se fabricaron prototipos de las distintas partes a escala real y se ha ensamblado la máquina en su conjunto, la que se muestra en el presente trabajo. Actualmente se cuenta con el sistema de pruebas terminado y el método de ensayos elaborado, con el cual ya se ha comenzando a realizar las pruebas de las diferentes pinzas de la máquina trasplantadora.
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    Diseño de algoritmos de inteligencia artificial para reconocimiento de imágenes, con aplicación al pastoreo racional.
    (2021-12) Ferramosca, Antonio; Capozzolo, María Cecilia; Talijancic, Iván; Franzoi, Santiago; Peresón, Marcos Nahuel; Aguilar, Rubén Daniel; Marcón, Juan Pablo
    OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN: Desarrollar una estrategia de control avanzado para el vuelo autónomo en grandes extensiones de campos, de vehículos aéreos no tripulados (UAV), comunalmente conocidos como drones, del tipo quadrotor. Estos sistemas son muy difíciles de controlar, tratándose de sistemas no lineales multivariables, con dinámicas rápidas, y por lo tanto con tiempos de muestreos cortos, sujetos a restricciones y perturbaciones. La estrategia de control deberá además mejorar la autonomía del dron, que suele ser baja. Por esa razón, el objetivo será desarrollar una formulación de MPC con garantía de estabilidad y factibilidad recursiva que permita la incorporación de objetivos económicos (eso es maximizar la autonomía reduciendo el consumo), además de los objetivos dinámicos típicos (seguir una referencia espacial). Estos objetivos - dinámicos y económicos - suelen aparecer como contrapuestos cuando se los busca resumir en un solo costo de optimización. Además, será un objetivo fundamental explorar formas de garantizar la robustez estocástica de los controladores MPC económicos, esos es la robustez frente a perturbaciones y/o ruidos aditivos de tipo estocástico con distribución de probabilidad conocida (es decir señales de ruidos aleatorios con valor medio y varianza conocida). El UAV tendrá que completar una cierta tarea recurriendo amplias extensiones de campo (objetivo dinámico: seguimiento de referencia) sin correr el riesgo de quedarse sin batería (objetivo económico: autonomía). El otro objetivo, perseguido de manera simultánea y complementaria al anteriormente descripto, es el de desarrollar algoritmos de inteligencia artificial para el reconocimiento de imágenes en tiempo real, que sean implementable sobre la plataforma embebida de cómputo paralelo utilizada en él proyecto (NVIDIA JetsonTX1).
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    Modelado de una Microgrid residencial. Estudio de factibilidad y diseño de estrategias de control automático.
    (2021-12) Ferramosca, Antonio; Talijancic, Iván; Alarcón, Martín Alejandro; Alarcón, Rodrigo Germán
    OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN: Los objetivos de la investigación son los siguientes: 1. Modelado de una microrred residencial. Se comenzará con un estudio de factibilidad de la microrred, para su dimensionamiento. Desde ahí, se pasará al modelado matemático de la misma, utilizando ecuaciones fundamentales, y técnicas de identificación basadas en datos de planta. La naturaleza predictiva del controlador nos permite considerar cualquier información de la planta sobre la evolución futura de la misma. Esto hace que el controlador pueda operar la planta de manera más eficiente y segura. Con este fin, los datos históricos de la planta pueden ser explotados para obtener estimaciones de su comportamiento futuro. 2. Simular el comportamiento dinámico de la microrred. Se realizarán simulaciones en ambiente Matlab/Simulink. Para ello, habrá que programar el modelo obtenido en el punto anterior en el lenguaje apropiado, y se diseñaran test de ensayo específico para estudiar el comportamiento dinámico del sistema. 3. Estudiar técnicas de control avanzado, como ser Control Predictivo basado en modelos. Se comenzará, como es de rigor en estos casos, por una exhaustiva revisión bibliográfica, tanto en lo referente al control predictivo económico, como en las formulaciones existentes en la literatura de controladores predictivos para el control de microgrids y smartgrids. Se estudiarán también formulaciones distribuidas y estocásticas de MPC que, por la naturaleza propia del sistema en estudio, resultan de particular interés. 4. Diseño de algoritmos de MPC económico y su implementación distribuida para el control económicamente óptimo de los componentes de una microrred. El cálculo de la ley de control requiere la solución de un problema de optimización en línea. La naturaleza compleja de las redes inteligentes y su escala de tiempo hacen que la implementación de MPC sea una tarea desafiante. Se estudiarán algoritmos de optimización especializados adaptados a este problema para implementarse en sistemas integrados distribuidos. Se estudiará el concepto de control predictivo periódico, dada la naturaleza periódica del sistema. Se utilizará la teoría de juego para el estudio del control distribuido de los componentes de la mircrored, con el fin de evaluar el tipo de diseño más adecuado. (cooperativo, no cooperativo, coalicional). 5. Capacitar y formar recursos humanos en el manejo de software adecuados para el modelado, simulación de la microrred y en el manejo y aplicación de estrategias de control avanzado. En el marco de este proyecto se realizará un Proyecto Final de Carrera, (de la Carrera de Ing. Electromecánica de UTN FR Reconquista). Además, la investigación realizada será parte del proyecto de tesis de doctorado del Ing. Martin Alarcón, becario de doctorado UTN.
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    Comparativa de rendimientos en la generación de energía fotovoltaica entre paneles solares estáticos y con seguimiento automático.
    (2022-12) Colman, Gabriel Porfirio; Zurlo, Hugo; Ardiles, Soledad; Moschén, Brian Emmanuel; Suligoy, Juan Pablo; Antón, Elvio Daniel; Ros, Mario Alberto
    OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN: Objetivo general: Analizar y comparar el rendimiento en generación de energía eléctrica fotovoltaica entre dos instalaciones, una fija y una móvil, con la utilización de paneles solares de idénticas características físicas y constructivas Objetivos específicos: a) Analizar los datos eléctricos en distintos horarios y estaciones del año b) Analizar estadísticamente los datos del punto a) c) Analizar y evaluar los costos y beneficios de cada instalación (fija y móvil)
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    Utilización de herramientas de matemática para el cálculo estructural de entramados planos.
    (2023-03) Martín, Héctor Daniel; Maggi, Norberto Claudio; Fabbro, Alejandro Antonio; Soto, Walter; Martin Gutbrod, Nicolás; Peresón, Marcos Nahuel
    El motivo del proyecto aquí planteado es encauzar una investigación exhaustiva destinada a obtener desarrollos intrínsecos de sistemas cerrados aporticados planos, aplicando series de potencias enteras. En los mismos, se impone la automaticidad de las condiciones geométricas de continuidad y de equilibrio de esfuerzos característicos en los nodos, en los cuales acceden dos o más barras. Se pretende abordar el estudio del comportamiento mecánico-estructural de los pórticos abiertos y cerrados, identificando las variables que influyen en las respuestas ante las acciones estáticas y dinámicas y el planteo y resolución de las ecuaciones gobernantes del problema, siempre dentro del encuadre adoptado por la Resistencia de Materiales clásica y orientado principalmente a la automatización de la herra­mienta, con un reducidísimo número de incógnitas. Se trabajará en la resolución de los problemas hiperestáticos por medio de la teoría de segundo orden -las cargas de punta debido a la deformación transversal modifican la acción flexional- problemática que no está, en general, incorporada en los programas comerciales tradicionales. Sistematizándolo para entramados arbitrarios por medio de series de potencias. Cabe añadir que, con esta teoría de segundo orden, fijando la relación de las cargas de punta con una carga de comparación, es posible entonces, indirectamente y cuando las deformaciones crezcan indefinidamente, hallar la denominada carga crítica. Atento a lo expresado anteriormente, los objetivos generales del proyecto son: Abordar el estudio del comportamiento mecánico-estructural de los pórticos abiertos y cerrados, identificando las variables que influyen en las respuestas ante las acciones estáticas y dinámicas. Luego, el planteo y resolución de las ecuaciones gobernantes del problema, siempre dentro del encuadre adoptado por la Resistencia de Materiales clásica, orientado principalmente a la disminución de incógnitas del problema y a la automatización de la herramienta. Recurrir a distintas estrategias para la obtención de las soluciones a través de enfoques numéricos por medio de las correspondientes simulaciones computacionales. Ampliar las soluciones y algoritmos conocidos para pórticos abiertos a entramados generales, entendiéndose como tales aquellos donde un número arbitrario de barras con­curran a un mismo nodo. Desarrollar propuestas automatizadas enfocadas hacia una economía computacional, sin pérdida de precisión, comparándolas con los programas comerciales de rigidez o elementos finitos utilizados actualmente. Propender a que los cuatro ítems previos puedan incorporarse como recomendaciones para todos aquellos profesionales que desarrollan su actividad en dichas ramas de la Ingeniería Estructural. Estudiar el comportamiento estadístico en la variación de algunos de los parámetros geométricos o físicos de las barras que componen los pórticos. Armar un programa que realice todos los cálculos y que contenga pantallas de ingreso-salida de fácil interpretación para los calculistas usuarios. Dentro del abordaje específico del problema, al afrontar la estática, estabilidad, dinámica y teoría de segundo orden para la resolución de entramados generales de barras, se recurrirá a la aplicación sistemática de soluciones numéricas dentro de una propuesta en series de potencias enteras. Es­tas alternativas no demasiado difundidas tienen la virtud de un análisis más ingenieril que la fría utilización de los programas enlatados. Al aplicar lo que suele conocerse como condiciones de transferencia, es decir, la continuidad geométrica y el simultáneo equilibrio de los nudos, se consigue una particularidad muy destacable que es la reducción sustantiva del número de incógnitas a manejar y, de alguna manera, se van resolviendo las distintas barras en un circuito seleccionado. Entonces se produce una economía de manipulación algebraica y correspondientemente una economía de tiempo computacional. Éste es como se dijo, junto con la automatización del proceso, el objetivo principal de la propuesta aquí presentada. Se recopila la aplicación de las series de potencias en el estudio de pórticos planos poligonales abiertos, con un número arbitrario de tramos para partir de una base conocida y numéricamente comprobada. Se amplía a la misma tipología estructural al problema de compresión excéntrica de segundo orden. Logrado esto, se propone entonces automatizar el cálculo en pórticos cerrados y entramados cualesquiera, con las mismas herramientas analíticas. Finalmente analizar los efectos que se producen, en los resultados de las frecuencias naturales de vibración por ejemplo, al variar alguno de los parámetros geométricos o físicos de los entramados. Esto sería dar como ingreso gran cantidad de valores, 100 al menos, siguiendo una curva normal por ejemplo, y verificar que los resultados obtenidos de las frecuencias naturales sigan la misma curva estadística.
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    LSTM recurrent neural network for energy demand forecasting
    (2023-05-16) Alarcón, Rodrigo Germán; Alarcón, Martín Alejandro; González, Alejandro H.; Ferramosca, Antonio
    Abstract—Recurrent Neural Networks (RNN) of the Long Short Term Memory (LSTM) type provide high accuracy in predicting sequential models in various application domains. As in most process control problems, their dynamics include non manipulated variables that need to be predicted. This paper proposes using an LSTM neural network for energy demand forecasting, which applies to an Economic Model Predictive Control (EMPC) as a forecasting tool. For the training, data are taken from a three-phase intelligent power quality analyser located at the National Technological University, Reconquista Regional Faculty (Santa Fe, Argentina). A recursive strategy is used to update the state of the neural network and forecast over different prediction horizons. The accuracy achieved in training the neural network is measured using the root mean square error (RMSE) metric. Experimental results show that the proposed LSTM neural network has excellent generalisation capability.
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    Cooperative n-personal games in the coalitional economic control of a microgrid community
    (2023-05-16) Alarcón, Martín Alejandro; Alarcón, Rodrigo Germán; González, Alejandro H.; Ferramosca, Antonio
    Abstract—The deployment of microgrids connected to an electricity grid is increasing every day. These energy districts with their control system are the intelligent nodes of future electricity grids; therefore, strategies for managing these new systems must be developed and proposed. This paper presents a novel coalitional economic model predictive control strategy for managing a microgrid community. Because coalitional control considers the dynamic variation of coalitions of agents, a coop erative n-personal game with economic aspects occurs to decide which coalition to build, where the optimal control strategy to solve for each of these coalitions also takes place. Furthermore, an example proposes an economic criterion for using both the cooperative game and the control strategy for each coalition. Finally, some results on coalition formation are presented for the example mentioned above.
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    Desarrollo y generación de material didáctico para la enseñanza de cinemática en ingeniería
    (2020-10-29) Zorzon, Brian; Pappano, Ezequiel; Marcon, Juan Pablo; Snaider, Lucas; Pereson, Marcos Nahuel
    La cinemática es la rama de la mecánica que describe el movimiento de los objetos sólidos sin considerar las causas que lo originan. Resulta de gran importancia el correcto entendimiento de este concepto en la ingeniería, debido a esto es la cantidad de horas que se dedican a su enseñanza. Mediante el presente proyecto se propone la creación de material didáctico que permita vincular los conceptos teóricos prácticos desarrollados en las cátedras con el comportamiento de mecanismos en la vida real. Mediante la implementación de placas de desarrollo se analiza el comportamiento físico del mecanismo y posteriormente se procesa mediante software para hacer un completo análisis cinemático. Los elementos mecánicos han sido desarrollados en el marco del Laboratorio de Tecnologías de Fabricación Digital de la regional, mientras que el apartado electrónico y de procesado de datos se ha desarrollado en el área en el Grupo de Investigación en Programación Eficiente y Control.