Repositorio Institucional

Acceso a la producción científico-académica del ITBA, resultado de sus actividades de investigación y docencia, en cumplimiento de la Ley 26.899 de Repositorios Digitales Institucionales de Acceso Abierto.

 

Envíos recientes

Tesis de maestría
Investigation of a novel compression concept for fuel cell stacks
(2023-07-17) Weis, Daniel; Haußmann, Jan; Kharrat, Jamil; Müller-Welt, Philip
The usage of hydrogen in fuel cells gains more and more importance due to the need for emission-low alternatives in various technical areas. The focus of this work lies on the polymer electrolyte membrane fuel cell. One parameter to reduce performance losses is the contact pressure between the bipolar plate and the gas diffusion layer. It is influenced by first the assembly force and second the swelling of the membrane during operation which is caused by changes in temperature and humidity. To improve the stress distribution and to keep the stress increase during operation low, a novel compression concept is proposed and investigated in an FEM analysis. Different variants of springs are compared to each other and to the reference, a disc spring stack on tie rods. The results show that an even stress distribution is achievable through a concept with 15 small springs where the force flow enters the end plate at various points over the stack. High contact pressure at the edges of the active area can be reduced by reducing the end plate bending. This is achieved by moving the springs closer together so that the inner springs touch each other. A difference between minimum and maximum stress along one path in the cross-section of 0.2-0.4 MPa is achievable and of 0.9-1.3 MPa along the longitudinal section. It is found that the stress increase from assembly to operation depends on the spring characteristic. The maximum increase at the edge of the active area can be reduced to 1.7 MPa, and the smallest stress increase in the centre of the active area is around 0.5 MPa. The proposed concepts show better results than the disc spring reference with a good stress distribution. Although the stress increase in the proposed concepts is also better than in the disc spring stack the value is not yet satisfactory because it strongly influences the porosity of the GDL during operation. The most promising spring concept is tested experimentally. The experimental results show a qualitative accordance with the simulation.
Tesis de maestría
Feasibility study of shallow geothermal heat pumps to meet the thermal demand of a typical household in Córdoba, Argentina
(2023-09-22) Iriart, Mariné; Smoglie, Cecilia
Esta tesis de maestría es un estudio de factibilidad del uso de energía geotérmica, en viviendas tipo de un desarrollo urbano de la ciudad de Córdoba, Argentina. El calor geotérmico a temperatura constante disponible a poca profundidad, se propone como fuente de una bomba de calor acoplada a un piso radiante para aire acondicionado y a un termotanque para suministro de agua caliente sanitaria. El estudio se realizó considerando las características del clima local, la demanda de energía de una casa residencial típica y las factibilidades técnicas y económicas de la región. Primero se describen la matriz energética argentina, la demanda de energía residencial, las tecnologías renovables aplicadas para abastecer esa demanda y el actual uso de la energía geotérmica. Luego se dimensionan bombas de calor geotérmicas para usos residenciales, se comparan los resultados de ahorro energético y de reducción de gases de efecto invernadero con las tecnologías convencionales y se realiza una evaluación económica. Se concluye que bombas de calor operando entre reservorios geotérmicos a baja profundidad y sistemas de suelo radiante y/o termotanques, surgen como una tecnología eficiente para cubrir necesidades de climatización y calentamiento de agua, mediante uso de energía renovable y limpia.
Tesis de maestría
Marco de trabajo diseñado con metodologías ágiles para empresas OEM : Cómo crear y responder a los cambios en contextos de incertidumbre
(2023) Cacciamani, Diego Adrián; Pussetto, Lucas
Las empresas de fabricación de maquinaria original, llamadas OEM (por las siglas en inglés Original Equipment Manufacturer), se enfrentan al gran desafío de desarrollarse en un contexto global en donde las tecnologías cambian abrupta y rápidamente, los hábitos de los consumidores siguen patrones inciertos, la diversidad cultural dada la globalización es creciente y en general las disrupciones tecnológicas producen escenarios de incertidumbre constantes. Ejemplos de estos desafíos son: para las disrupciones tecnológicas, la industria 4.0, la inteligencia artificial, la realidad virtual, la impresión 3D entre otros. Adicionalmente las empresas se enfrentan a crisis económicas cada vez menos distanciadas en el tiempo, cambios climáticos que hacen cambiar el escenario geopolítico e industrial, los enfrentamientos comerciales entre las grandes potencias generan incertidumbres en la provisión de componentes y materias primas, etc. Las metodologías ágiles para la administración de proyectos aportan un enfoque de trabajo que permite a una organización u empresa, responder a los cambios rápidamente, adaptarse a contextos de incertidumbre y al mismo tiempo generar valor para el negocio en el proceso. En este trabajo de tesis, se hace uso de los conceptos fundamentales de estas metodologías para crear un marco de trabajo adaptado a las empresas OEM en donde se aprovechan todas sus características. Para ello, primero se analiza la estructura mental y los conceptos de las metodologías ágiles teniendo en cuenta los 4 valores y los 12 principios del manifiesto ágil. Luego se hace un breve repaso del estado de conocimiento, es decir, se describen otros marcos de trabajo actualmente utilizados en el mercado. Más adelante se analiza en detalle la dinámica de las empresas OEM teniendo en cuenta todos los procesos internos de este tipo de empresa y se repasa para cada área los 3 aspectos relevantes siguientes: los desafíos que enfrentan, el flujo de comunicaciones con las otras áreas y el flujo de trabajo principal. Antes de presentar el nuevo marco de trabajo se hace un repaso por las consideraciones previas para tener en cuenta para la correcta implementación de las metodologías ágiles. Estas consideraciones están relacionadas con los cronogramas de trabajo, la estructura organizacional de la empresa, los planes de comunicación, las consideraciones comerciales y se agrega un análisis detallado de compatibilidad basado en los 3 ejes siguientes: la cultura de la empresa, la composición del equipo y las características del proyecto. Se presenta el nuevo marco de trabajo haciendo uso de herramientas conceptuales y se lo desarrolla de forma sistémica para que la empresa pueda aplicar este enfoque agregando valor a su negocio. Finalmente se exponen las conclusiones y recomendaciones de este trabajo.
Proyecto final de Grado
MoAna: Diseño y desarrollo de un prototipo basado en PC para monitorizar analgesia en anestesia general mediante el índice SPI basado en fotopletismografía.
(2024-02-02) Capurro, Lucila; Assad, Zakie; Paschetta, Federico
El presente Proyecto Final de Carrera consta del diseño y desarrollo de un prototipo de equipo basado en PC que permite la monitorización de la nocicepción de pacientes adultos sometidos a intervenciones quirúrgicas bajo anestesia general. Este infiere el balance nocicepción-antinocicepción a partir del cálculo de un índice llamado Surgical Pleth Index (SPI). El SPI permite realizar un análisis del balance simpático-parasimpático a partir de la señal de fotopletismografía (PPG), considerando los intervalos entre latidos (HBIs, heart beat intervals) y las amplitudes de los pulsos (PPGAs, phtoplethysmographic amplitudes). A partir de ambos parámetros, se puede inferir la presencia de un tono simpático más alto correlacionado con estímulos nocivos), por su efecto vasoconstrictor (menor PPGA) y cardioacelerador (menor HBI). De modo contrario, una variación opuesta de dichos parámetros reflejará un tono simpático suprimido y uno parasimpático más alto. Bajo dichas premisas, el objetivo principal del presente Proyecto Final de Carrera es diseñar y desarrollar un prototipo de equipo de monitoreo basado en PC que permita inferir el balance nocicepción-antinocicepción, basado en la adquisición de la señal de PPG y en el cálculo del SPI en tiempo real. De este modo, el equipo podría funcionar como una herramienta de soporte para la toma de decisiones del médico anestesiólogo, brindándole respaldo para optimizar el suministro de fármacos analgésicos a un paciente en el contexto de una intervención quirúrgica. Para corroborar el correcto funcionamiento del equipo, así como para evaluar el cumplimiento de los objetivos del proyecto, se realizaron diversos ensayos de verificación de los algoritmos desarrollados. Los ensayos realizados incluyen la comprobación de las mediciones de PPGA y HBI, la verificación del cálculo de la frecuencia cardíaca (HR) del paciente y de la utilización de la misma para realizar un filtrado adaptativo de la señal de PPG, la corroboración del algoritmo de detección de picos y la verificación de la detección de cambios en una condición de dolor respecto de una situación de reposo, entre otras. En conclusión, se ha alcanzado el objetivo de diseñar y desarrollar un prototipo de equipo basado en PC que podría actuar como una herramienta de soporte a la toma de decisiones de los médicos anestesiólogos para regular el suministro de fármacos analgésicos en pacientes sometidos a intervenciones quirúrgicas bajo anestesia general. Los principales beneficios del mismo son su facilidad de utilización por parte del médico, su interacción completamente periférica y sin continuidad eléctrica con el paciente y su asequibilidad para instituciones nacionales de salud. Durante el desarrollo del presente Proyecto Final de Carrera se aplicaron conocimientos de diversas disciplinas de la Biongeniería, como procesamiento de señales, instrumentación biomédica y fisiología cuantitativa. La integración de dichos conocimientos en la concepción, el diseño y la implementación final de un prototipo de equipo se considera que es uno de los pilares fundamentales sobre el cual se ha regido el proyecto.
Tesis de maestría
Energy-efficient operation of an industrail evaporative cooling
(2023-05-15) Ferraris Montenegro, Nahuel; Markus, Nickolay
This thesis aims to develop a model for an industrial evaporative cooling system having a chiller and a production heat source using two cooling towers to evaluate the energy consumption of the system and find an optimal approach to minimize energy consumption without incurring investment costs. To achieve this objective, the thesis will perform a comprehensive analysis of the optimal cooling system configuration, considering various factors such as the ambient wet bulb temperature, the chiller cooling requirements and the maximum water temperature required by the production heat source. The proposed methodology consists of developing a function for the cooling tower outlet water temperature and chiller power consumption, implemented in a Dymola numerical model. The study will investigate different control strategies and scenarios to determine the optimal approach for minimizing energy consumption. It is essential to note that while this research focuses solely on the development and testing of the model using simulation data, real plant data validation is not included in the scope of this study. Rather, the emphasis is on demonstrating the feasibility and accuracy of the model through rigorous testing and analysis. The expected results include the development of an efficient model and suggestions with the intention of reducing energy consumption and improving overall efficiency. The findings of this study will provide valuable insights into optimizing industrial cooling systems and may serve as a basis for future research that includes real plant data validation and practical implementation.