Catálogo de publicaciones

Tesis de Maestría

Tesis (DCI)--FCEFN-UNC, 2017

Tesis (Doctor en Física)--Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación, 2016.

Los sistemas de generación basados en energías renovables pueden ser clasificados de diversas maneras. Una de las formas posibles está basada en su conectividad, permitiendo así diferenciarlos entre sistemas vinculados a la red de distribución y sistemas aislados. El primer grupo se caracteriza en general por las elevadas potencias de generación que involucra. Por su parte el segundo es más modesto en este sentido, estando habitualmente destinado a electrificar pequeñas localidades aisladas de la red de distribución. Estos últimos, conocidos como sistemas autónomos, emplean por lo general diversas formas de generación en forma conjunta, siendo esta característica la que les aporta el calificativo de "híbridos". El diseño y control de este tipo de sistemas resulta técnicamente más complejo que el correspondiente a sistemas que simplemente tienden a aumentar la potencia disponible de infraestructuras ya existentes (Jayadev, 1995). Dentro de los sistemas híbridos autónomos, la tendencia actual consiste en determinar un control general que defina tanto la estrategia de operación como las leyes de control a aplicar en cada caso, de manera de mejorar el desempeño del sistema frente a un marco de operación fuertemente aleatorio. En este sentido la presente tesis aborda esta problemática sobre un sistema híbrido en particular. El objetivo propuesto consiste en controlar la magnitud de la potencia generada, de manera de satisfacer los requerimientos de una carga variante en el tiempo y, simultáneamente, proveer la potencia necesaria para seguir un ciclo de carga/mantenimiento especificado sobre su subsistema de almacenamiento de energía. Esta estrategia permite extender la vida útil del subsistema de almacenamiento cuyo costo tiene un importante peso relativo sobre el precio total del sistema. Dadas las características aleatorias de los fenómenos involucrados en la generación y en la carga, el control debe considerar la operación bajo diferentes combinaciones de disponibilidad de recursos (Grauers y Carlson, 1991; Mufti et al., 1998). El diseño de las leyes de control se realiza bajo un marco teórico que unifica aspectos del control por estructura variable con conceptos de pasividad (Sira-Ramirez y Ríos Bolivar, 1999). Este marco, permite conformar una metodología adecuada para abordar el diseño de controladores de sistemas no lineales. Por su intermedio se obtienen leyes de control por realimentación de estados conmutada que presentan varias propiedades atractivas.Entre ellas podrían citarse la robustez frente a ciertas incertidumbres paramétricas y a dinámica no modelada, buen rechazo a perturbaciones y límites de conmutación dependientes de los estados (Sira-Ramirez, 1988; Sira-Ramirez y Ríos Bolivar, 1999; Utkin, 1992 y 1993). Esta última característica permite disminuir la magnitud del chattering asociado a los regímenes deslizantes, mejorando así la regulación sobre la salida del sistema que se desea controlar. Por último, es importante decir que si bien tanto el diseño de la estrategia de operación como el de las leyes de control se realiza sobre un sistema híbrido autónomo particular, los fundamentos en que está basado este diseño pueden extrapolarse fácilmente a otras topologías.

La curvatura del borde de fuga y su geometría junto con la influencia sobre la condición de Kutta pueden ser usadas para manipular la sustentación, la resistencia de presiones y la estela de un perfil. Algunos investigadores han analizado varios mecanismos de control pasivo y activo de flujo para incrementar el coeficiente de sustentación, en particular, durante el despegue y aterrizaje de una aeronave. Uno de esos mecanismos es el mini-flap Gurney, el cual consiste en una pequeña placa plana localizada en la superficie inferior del perfil, tan cerca como sea posible del borde de fuga, a lo largo de la envergadura. El objetivo es lograr un desplazamiento del punto de estagnación posterior (condición de Kutta) con un consecuente incremento de circulación y por lo tanto alcanzar una mejora en la sustentación. Uno de los investigadores pioneros en esta área fue Liebeck quien estudió un perfil simétrico tipo Newman con un mini-flap Gurney de altura de 1.25%c donde c es la cuerda del perfil. Él encontró un importante incremento de sustentación asociado al incremento del downwash en la estela cercana. Por otro lado, investigadores realizaron estudios que corroboraron que como otros dispositivos de control de flujo pasivo en el borde de fuga, el mini-flap Gurney aumenta la sustentación, el máximo coeficiente de sustentación y la pendiente de las curvas de CL versus ángulo de ataque, con pequeños cambios en la resistencia y en el ángulo de pérdida. Además, dichos autores encontraron que la mayor altura de tales dispositivos era la altura local de la capa límite en la superficie inferior cerca del borde de fuga. También observaron que la estela cercana era del tipo de una calle de vórtices de von Kármán. El desprendimiento de vórtices incrementa la succión en la superficie superior cerca del borde de fuga y, al mismo tiempo, desacelera el flujo en la superficie inferior con el consecuente incremento de presión en ese lado. Estas diferencias de presión incrementan la circulación global alrededor del perfil y, de esta forma, la sustentación. Un mini-flap Gurney en la superficie inferior cerca del borde de fuga retrasará la pérdida, promoviendo crecimientos del máximo coeficiente de sustentación. Por esa razón algunos diseñadores consideraron el uso de dichos mini-flaps combinados con otros dispositivos de control de flujo para lograr dispositivos de hiper-sustentación en aeronaves menos complejos que los clásicos, sin pérdida de performance durante las fases de despegue y aterrizaje. Si observamos la estela, en particular, la estela cercana, podemos concluir que el crecimiento de la circulación está asociado a un incremento del downwash. Esto requiere mayor asimetría de la estela cercana. Desde nuestro punto de vista, no es realista la concepción de un modelo clásico del flujo de estela, como una calle simétrica similar a la de von Kármán, porque debido a su simetría no habrá un downwash neto asociado con un incremento de sustentación. Más aún, en la región de la estela cercana de un perfil con un mini-flap en la superficie inferior, bajo condiciones de sustentación, la intensidad del vórtice desprendido de la superficie superior será diferente que el que se desprende del de la superficie inferior. Esta asimetría será responsable del downwash neto extra y, por lo tanto, del incremento de sustentación. Los experimentos realizados por autores en trabajos previos, mostraron que en la región de la estela cercana, donde el sistema de vórtices comienza su formación, hay un pico importante de frecuencia en el espectro instantáneo de velocidades, generando la llamada inestabilidad de estela. Existen muchos trabajos relacionados con la implementación de dispositivos de control de flujo en el borde de fuga. Algunos de ellos propusieron el uso de micro-placas capaces de moverse y hacer control de flujo activo sobre rotores de palas de turbinas eólicas. Otros, sugirieron el uso de mini-flaps Gurney activos para disminuir el desarrollo e intensidad de la estela. La motivación del presente trabajo se centró en el análisis del uso de mini-flaps tipo Gurney como elemento activo de control de flujo con la finalidad de modular las capas de corte que generan un crecimiento de la circulación y subsecuentemente un incremento en la sustentación y/o variaciones en los parámetros que gobiernan el comportamiento de las estructuras turbulentas detrás del borde de fuga.

En esta tesis se aborda el control y la gesti ón de energía en sistemas de potencia compuestos de diversos elementos capaces de generar, consumir y almacenar energí a. La tesis esta focalizada en sistemas de potencia que basan su generación a partir de fuentes renovables aprovechando los beneficios econ ómicos y ambientales que estas presentan. Sin embargo, la naturaleza intermitente de los recursos renovables hace necesaria la combinación de mas de una fuente para lograr un suministro de energí a regular y confiable, constituyendo un sistema de generación h íbrido. Además, estos sistemas suelen incluir almacenadores de energí a para hacer frente a los per íodos de escasa generaci ón de manera de aumentar la con fiabilidad del sistema en términos de su capacidad de satisfacer la demanda de las cargas el eléctricas. Esta diversidad de elementos generadores y almacenadores se conectan entre sí a través de convertidores de potencia conformando una red.

La presencia de los hongos toxicogénicos y sus metabolitos tóxicos en los productos de interés agroalimentario es uno de los principales problemas sanitarios y económicos en Argentina. El uso indiscriminado de fungicidas de origen sintético para la prevención de la contaminación ha derivado en el desarrollo de poblaciones resistentes, lo que demanda el uso de dosis más elevadas y sustancias más agresivas para su control, con el consecuente aumento de residuos tóxicos en los productos agroalimentarios. Es por ello que, en los últimos años, se ha incrementado la búsqueda de productos naturales como agentes antifúngicos para su empleo en cultivos agrícolas, que no contaminen el medio ambiente y no dejen residuos tóxicos en los productos tratados. Entre estas alternativas, se encuentra el quitosano, un polisacárido derivado de la quitina, buen formador de biopelículas, de amplio espectro antimicrobiano, no tóxico, biocompatible y biodegradable. Se utilizó quitosano de alto grado de pureza, grado de desacetilación >85% y peso molecular medio-bajo (5-80 kDa). Se evaluó la capacidad de distintos ácidos orgánicos para aumentar la solubilidad del quitosano en soluciones acuosas, encontrándose que el ácido acético permitió solubilizarlo a menores concentraciones que los otros ácidos, por lo que se seleccionó como disolvente. Se realizaron pruebas de estabilidad de soluciones de quitosano 3% en ácido acético 1% esterilizadas por calor y posteriormente almacenadas a temperatura ambiente (25ºC) y de refrigeración (4ºC). Los resultados mostraron que las soluciones esterilizadas por calor fueron estables durante 12 semanas a ambas temperaturas de almacenamiento. Se utilizaron dos cepas de Alternaria spp. y dos de Penicillium expansun que fueron seleccionadas por su agresividad y capacidad de colonización de los alimentos y de producción de micotoxinas. Se evaluó el efecto in vitro de diferentes concentraciones de soluciones de quitosano 3% en ácido acético 1% sobre el desarrollo de las mismas en Agar Papa Dextrosa (APD). El tratamiento inhibió completamente el desarrollo de ambas cepas de Penicillium expansum a una dosis de 4 mg/ml y de A. arborescens y A. tenuissima a la dosis de 2 mg/ml. Las soluciones de quitosano que causaron la inhibición completa del desarrollo de P. expansum y Alternaria spp. en el ensayo in vitro, fueron utilizadas para evaluar el efecto in vivo de soluciones de quitosano sobre el crecimiento de los hongos en manzanas y frutos de tomate, respectivamente. La aplicación de solución de quitosano al 3% en ácido acético 1% sobre manzanas inoculadas con P. expansum presentó un efecto fungistático sobre el hongo, causando una máxima reducción del desarrollo del 46%. Sobre tomates inoculados con Alternaria spp. mostró una reducción promedio del 93% para ambas especies. A partir de las placas de APD utilizadas en el ensayo in vitro se cuantificó la producción de toxinas de P. expansum y Alternaria spp. La producción in vitro de PAT por P. expansum y de TA por A. arborescens y A. tenuissima se incrementó cuando se utilizaron dosis intermedias (efecto fungistático) de soluciones ácidas de quitosano. Sin embargo, estas soluciones redujeron la acumulación de AME y AOH por A. arborescens y A. tenuissima in vitro. Se evaluó la concentración de micotoxinas producidas por ambos géneros fúngicos en el ensayo in vivo. La presencia de soluciones de quitosano no tuvo un efecto significativo sobre la producción de PAT en manzanas por cepas de P. expansum. La aplicación de la solución de quitosano al 3% en ácido acético 1% a una dosis de 2 mg/ml inhibió la síntesis de TA por ambas cepas de Alternaria spp. sobre frutos de tomate. No se observó un efecto significativo sobre la producción de AME por ambas especies de Alternaria. La solución de quitosano en ácido acético inhibió completamente la síntesis de AOH por A. arborescens en tomates a una dosis de 2 mg/ml, pero no por A. tenuissima, que fue capaz de sintetizarlo en bajos niveles.

1. INTRODUCCIÓN - 1.1 PROBLEMA - 1.2 MARCO TEÓRICO - 1.3 METODOLOGÍA - 1.4 OBJETIVOS DEL TRABAJO - 1.4 LÍMITES O ALCANCE DEL TRABAJO - 2. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA - 2.1 INVENTARIOS - 2.2 ITEMS INDIVIDUALES O STOCK KEEPING UNITS - 2.3 COSTOS DEL INVENTARIO - 2.4 OTROS FACTORES DE IMPORTANCIA - 2.4.1 Demanda - 2.4.2 El tiempo de reposición (Lead Time) (L) - 2.5 SISTEMAS DE INVENTARIOS - 2.5.1 Modelo de inventario para un solo período - 2.5.2 Sistemas de inventarios para varios períodos - 2.5.3 Modelo EOQ - 2.5.4 Modelo de la cantidad fija de la orden con existencias de reserva - 2.6 MODELO PARA PERÍODOS FIJOS DE TIEMPO - 2.6.1 Modelos para periodos fijos con existencias de reserva - 2.6 PRONÓSTICO DE DEMANDA - 2.6.1 Características de los pronósticos - 2.6.2 Métodos de pronóstico - 2.6.3 Método utilizado para pronosticar la demanda por series de tiempo - 2.7 MÉTODOS - 2.7.1 Sistemas de pronósticos para demanda estacional; Modelo Holt Winter - 2.7.2 Medidas de errores de pronósticos - 2.7.3 Estimación de los errores de pronóstico extendidos al lead time - 2.8 DISTRIBUCIONES DE TALLES - 3. METODOLOGÍA EMPLEADA - 3.1 DISTRIBUCIÓN DE TALLES - 3.2 CLASIFICACIÓN A, B, C - 3.3 CÁLCULO DE EOQ Y PUNTO DE REORDEN - 3.4 PRONÓSTICOS DE DEMANDA - 3.5 IMPACTO FINANCIERO - 4. DESARROLLO - 4.1 DISTRIBUCIÓN DE TALLES - 4.2 ANÁLISIS ABC - 4.2 CÁLCULO DE EOQ Y PUNTO DE REORDEN - 4.3 PRONÓSTICOS DE DEMANDA - 4.4 CÁLCULO DEL EOQ Y PUNTO DE REORDEN - 4.5 IMPACTO FINANCIERO - 5. LÍMITES DURANTE EL TRABAJO - 6. CONCLUSIONES - 7. BIBLIOGRAFÍA - ANEXO I -

Fil:Ferrer, Marcela María. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.