Grado en Ingeniería de la Energía (UMA/USE)

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Análisis económico de la descarbonización energética en el sistema de Fuerteventura-Lanzarote mediante la integración de hidrógeno y renovables
(2024) Novoa Moreno, Alejandro; Roldán Fernández, Juan Manuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Eléctrica
Desde los últimos años, las medidas tomadas en Europa, que han repercutido también a España, han fomentado el desarrollo de sistemas energéticos sostenibles para conseguir la deseada transición hacia una economía con bajas emisiones de carbono. Con estas medidas se ha querido dejar atrás la dependencia histórica de estos países en materias primas como petróleo, gas natural y carbón, que liberan grandes cantidades de contaminantes tras su combustión. La integración de energías renovables, como la solar o la eólica, ha producido un descenso en el coste de la energía, sin embargo, presenta desafíos como la intermitencia en la producción y la necesidad de desarrollar sistemas eficientes y seguros de almacenamiento. En este contexto, en los últimos años el hidrógeno verde se ha perfilado como una tecnología clave para lograr los objetivos propuestos, aunque actualmente su elevado coste y la falta de infraestructura la hace poco rentable. A pesar de ello, la constante inversión y el impulso ejercido por los estados europeos puede situar la tecnología como un gran complemento a las energías renovables. En este trabajo se ha revisado el estado actual de la tecnología de hidrógeno y se ha estudiado su implantación en un sistema insular aislado de una parte del territorio español correspondiente a las islas de Lanzarote y Fuerteventura, ubicadas en el archipiélago canario. A partir de los datos de la generación y la demanda de este conjunto eléctrico, se ha elaborado un modelo utilizando programas como EnergyPlan y Excel mediante el cual se analizará la viabilidad económica de añadir a la generación sistemas basados en hidrógeno. De esta manera, se pretende dar un contexto económico de la situación actual de tal tecnología y a su vez también realizar estimaciones sobre el posible abaratamiento de esta en un futuro, pudiendo convertirse en una pieza clave en la descarbonización de la generación eléctrica en Europa.
Diseño de zonas de estancias exteriores en confort térmico en Vélez-Málaga
(2024) Venslavskaya, Anna; Guerrero Delgado, María del Carmen; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
Este proyecto se centra en la rehabilitación energética y el análisis del confort térmico de las personas en tres estancias situadas en el paseo marítimo de Torre del Mar. Las estancias seleccionadas incluyen un parque infantil, una plaza, y una zona de paso, todas ubicadas en un entorno urbano al aire libre. El objetivo principal es analizar cómo las condiciones climáticas y las características arquitectónicas de estas áreas afectan al confort de las personas que las usan. Para ello, se ha llevado a cabo un estudio detallado de la temperatura de superficie, radiación solar incidente, temperatura del aire, entre otros datos que se exponen en este trabajo para cada una de las estancias. Estos datos se han integrado en un motor de calculo que ha proporcionado el departamento de termotecnia de la universidad de Sevilla, que permite evaluar la eficiencia y el confort térmico en diferentes condiciones ambientales, en este caso se evaluarán los meses de verano. El proyecto también propone mejoras para optimizar el confort de los usuarios, como la incorporación de elementos que proporcionen sombra, elementos naturales que absorben el calor y materiales para el suelo con alta reflectancia solar. Las conclusiones obtenidas buscan servir de base para futuras intervenciones urbanas en entornos similares, promoviendo un diseño urbano más sostenible y orientado al bienestar de las personas.
Identificación de errores en la estimación de la producción de plantas fotovoltaicas bifaciales con el software PVSYST
(2024) Mateos Pollón, José María; Pérez Aparicio, Elena; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
Este trabajo de fin de grado se centra en analizar el rendimiento de plantas fotovoltaicas con paneles monocristalinos y bifaciales en un proyecto de 247,486 MWp. El objetivo es comparar la producción real con las estimaciones obtenidas del software PVSyst, analizando qué variables como las condiciones ambientales, el albedo, la irradiancia reflejada y las características del terreno, tienen influencia directa en la producción de energía. Utilizando datos técnicos reales de un año de operación, el estudio busca identificar los parámetros que afectan a la precisión de las simulaciones de PVSyst y a su vez identificar aquellos parámetros que permiten optimizar el rendimiento de las instalaciones, destacando la importancia de un enfoque integral para maximizar la explotación de la energía solar.
Aplicación de pilas de combustible a UAVs y caracterización experimental de una pila PEM de 50W
(2024) Jiménez Martín, Rubén; Iranzo Paricio, José Alfredo; Cabello González, Gracia María; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
Durante la realización del trabajo se ha estudiado el hidrógeno como fuente de energía y especialmente como combustible y sus aplicaciones en el sector de la aviación, concretamente en la aviación no tripulada como lo son los UAVs. Las pilas de combustible son sistemas capaces de suministrar energía eléctrica usando el hidrógeno como combustible de una forma sostenible al no emitir gases de efectos invernadero, obteniendo agua como único subproducto. Concretamente, las pilas de combustible de tipo PEM son especialmente útiles en el sector de los drones debido a sus características como su temperatura de operación o alta velocidad de respuesta ante distintos perfiles de carga. Además de estudiar el Hidrógeno y su potencialidad junto a las pilas de combustible de tipo PEM, se ha hecho una revisión del estado del arte de las tecnologías de propulsión de drones de manera sostenible mediante el uso de hidrógeno como combustible, y se ha analizados distintos estudios relevantes en la materia además de la viabilidad de esta tecnología en su futuro por las ventajas que ofrece pero también los retos a los que se enfrenta. Una vez realizado el estudio general de esta tecnología, se ha caracterizado una pila de combustible de membrana de intercambio protónico (PEM) con capacidad de producir 50 W de potencia nominal, concretamente el modelo PROTIUM-50, y se ha estudiado su viabilidad en aplicaciones para vehículos aéreos no tripulados. Para ello se ha testado la pila en condiciones controladas y se han realizado distintos ensayos simulando misiones de conducción y de vuelo para analizar si se puede utilizar en este tipo de dispositivos. El objetivo del trabajo es, una vez estudiada la situación de esta tecnología actualmente y sus expectativas en el futuro, realizar pruebas en esta pila de reducida potencia para comprobar su escalabilidad y viabilidad en su aplicación a drones. Gracias a los resultados obtenidos en los distintos ensayos y al análisis exhaustivo de mercado y opciones en las que se puede aplicar esta tecnología, podemos dar una respuesta a si es viable, y en que casos. Es importante que exista literatura científica acerca de este tipo de pilas de reducida potencia pues toda información es valiosa y además se trata de una tecnología sostenible que puede contribuir a un planeta mas limpio al reducir las emisiones de carbono.
Aplicación de pilas de combustible a UAVs y caracterización experimental de una pila PEM de 50W
(2024) Jiménez Martín, Rubén; Iranzo Paricio, José Alfredo; Cabello González, Gracia María; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
Durante la realización del trabajo se ha estudiado el hidrógeno como fuente de energía y especialmente como combustible y sus aplicaciones en el sector de la aviación, concretamente en la aviación no tripulada como lo son los UAVs. Las pilas de combustible son sistemas capaces de suministrar energía eléctrica usando el hidrógeno como combustible de una forma sostenible al no emitir gases de efectos invernadero, obteniendo agua como único subproducto. Concretamente, las pilas de combustible de tipo PEM son especialmente útiles en el sector de los drones debido a sus características como su temperatura de operación o alta velocidad de respuesta ante distintos perfiles de carga. Además de estudiar el Hidrógeno y su potencialidad junto a las pilas de combustible de tipo PEM, se ha hecho una revisión del estado del arte de las tecnologías de propulsión de drones de manera sostenible mediante el uso de hidrógeno como combustible, y se ha analizados distintos estudios relevantes en la materia además de la viabilidad de esta tecnología en su futuro por las ventajas que ofrece pero también los retos a los que se enfrenta. Una vez realizado el estudio general de esta tecnología, se ha caracterizado una pila de combustible de membrana de intercambio protónico (PEM) con capacidad de producir 50 W de potencia nominal, concretamente el modelo PROTIUM-50, y se ha estudiado su viabilidad en aplicaciones para vehículos aéreos no tripulados. Para ello se ha testado la pila en condiciones controladas y se han realizado distintos ensayos simulando misiones de conducción y de vuelo para analizar si se puede utilizar en este tipo de dispositivos. El objetivo del trabajo es, una vez estudiada la situación de esta tecnología actualmente y sus expectativas en el futuro, realizar pruebas en esta pila de reducida potencia para comprobar su escalabilidad y viabilidad en su aplicación a drones. Gracias a los resultados obtenidos en los distintos ensayos y al análisis exhaustivo de mercado y opciones en las que se puede aplicar esta tecnología, podemos dar una respuesta a si es viable, y en que casos. Es importante que exista literatura científica acerca de este tipo de pilas de reducida potencia pues toda información es valiosa y además se trata de una tecnología sostenible que puede contribuir a un planeta mas limpio al reducir las emisiones de carbono.
Viabilidad de una Planta Desaladora Híbrida: Energía Fotovoltaica y Gradiente Térmico Oceánico (OTEC)
(2024) Rodriguez Bermudez, Manuel; García Rodríguez, Lourdes; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
La hibridación de la energía por gradiente térmico oceánico y la energía solar fotovoltaica puede ser una solución interesante para abastecer de energía eléctrica a una planta desalinizadora. El gradiente térmico oceánico se basa en la diferencia de temperatura entre la superficie del mar y las capas más profundas, que puede aprovecharse para generar electricidad mediante el uso de un ciclo termodinámico. Por otro lado, la energía solar fotovoltaica es una tecnología ampliamente utilizada y probada que convierte la energía del sol en electricidad mediante el uso de células fotovoltaicas. La combinación de ambas tecnologías puede proporcionar una fuente de energía más fiable y estable, ya que el gradiente térmico oceánico se produce de manera constante durante todo el año, mientras que la energía solar fotovoltaica es más variable dependiendo de la hora del día, la época del año y las condiciones climáticas. Además, la hibridación permite aprovechar las ventajas de cada tecnología y reducir las limitaciones y desventajas que ofrecen cada una. La viabilidad de este sistema dependerá de varios factores, como la ubicación de la planta desalinizadora, la disponibilidad de recursos energéticos renovables en la zona, la demanda de agua y energía eléctrica. Es importante realizar un análisis detallado de estos factores para determinar la viabilidad de la hibridación de la energía por gradiente térmico oceánico y la energía solar fotovoltaica para abastecer una planta desalinizadora en una ubicación específica.
Analysis of the Degradation of a PEM Fuel Cell Subjected to Dynamic Load Cycles
(2024) Raya Angulo, Adriana; Navas Herrera, Sergio Jesús; Cabello González, Gracia María; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
In order to facilitate the transition to a renewable energy economy, it is essential not only to use renewable energy sources but also to explore carbon-free power generation and transportation methods that ensure energy is available when needed. One of the most promising technologies for this purpose is Proton Exchange Membrane hydrogen fuel cells, PEMFCs. PEM fuel cells convert hydrogen into electricity through electrochemical reactions and are primarily used in transport, as well as in portable and stationary applications. However, durability remains a key challenge for their commercial viability. The aim of this thesis is to analyze the degradation of PEM hydrogen fuel cells under dynamic load cycles. In this way, the deterioration of the cell as its use increases can be studied and better understood in order to try to improve its durability. Measurements were conducted on the test bench at the laboratory of the Engineering School of Seville’s University, allowing the PEM fuel cell to undergo various tests to collect and compare data. These included Fuel Cell Load Cycle tests to analyze voltage and current across different cycles, Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS, to assess internal resistances and other critical parameters, and modeling using analogue electronic circuits to replicate the electrochemical behavior of the cells, facilitating the analysis of key parameters. The results indicate that the degradation of PEM cells is evidenced by a progressive voltage drop and an increase in internal resistance. The thesis concludes by pointing out the need for further research into new ways of studying the degradation of the cell. In this way, its durability can be improved as necessary, with a view to its large-scale adoption in clean energy applications.
Evaluación de las condiciones de teletrabajo durante el confinamiento
(2024) Caraballo Román, Ana María; Alonso-Fariñas, Bernabé; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
Tras la declaración del estado de confinamiento domiciliario el pasado 14 de marzo de 2020 decretado por el Gobierno Español, muchas organizaciones y sus empleados se vieron obligados a adoptar el trabajo a distancia sin la formación adecuada, perdiendo así el carácter voluntario que caracteriza al teletrabajo y, con los medios de los que disponían en sus domicilios. Es por ello, que varios autores diferencian entre el teletrabajo convencional y el teletrabajo inducido por una crisis (Carillo et al, 2020), siendo este último una solución de emergencia para la continuidad de los trabajos durante una determinada crisis, en nuestro caso, el confinamiento. Se destaca además como una pequeña cifra de españoles (4%) teletrabajaba antes del confinamiento de 2020. Por otro lado, a pesar de que existen numerosos artículos mencionando los beneficios del teletrabajo, la realidad era que durante este período de confinamiento diversos factores como el estrés emocional debido al temor de contagio, incertidumbre financiera, entornos aislados, etc hizo que estos beneficios del teletrabajo se vieran contrarrestados por los desafíos generados por la pandemia en los entornos laborales. El objetivo principal de este trabajo será analizar cómo el teletrabajo forzado por el COVID-19 ha afectado a la vida laboral y personal de los trabajadores en nuestro país. Para ello, analizaremos una encuesta realizada a nivel nacional con un alcance de 623 empleados tanto del sector público como del sector privado. Los objetivos específicos incluyen una caracterización y evaluación de representatividad de la muestra, así como un análisis comparativo del modo de implantación frente a la regulación vigente y buenas prácticas, frente a las condiciones de trabajo pre-COVID-19 y una evaluación del impacto en el estado de salud y bienestar de los trabajadores. Adicionalmente, también se estudiarán la percepción y el grado de aceptación del teletrabajo y se identificarán posibles sesgos en los resultados debido a las características propias del encuestado. La metodología que se llevará a cabo será una primera explicación sobre el tipo de cuestionario empleado, así como del tipo de preguntas que éste presenta y la agrupación en bloques de preguntas para un análisis más profundo de la encuesta. Para ello, dividiremos la encuesta en seis bloques: un primer bloque con preguntas de caracterización del encuestado; un segundo bloque con cuestiones relacionadas con el modo de implantación del trabajo a distancia durante el confinamiento en relación a la norma UNE 0067:2022; un tercer bloque de preguntas comparativas con la situación pre-confinamiento; un cuarto bloque relacionado con la salud física, mental y hábitos de vida saludables; un quinto bloque que contiene preguntas de valoración tanto del teletrabajo, esfuerzos invertidos en él y de las propias capacidades del encuestado, y un sexto y último bloque de preguntas que usaremos para conocer si ha existido sesgos por género y por número de personas convivientes en el domicilio en determinados aspectos del teletrabajo. Por otro lado, también se ven detalles de los programas a usar para el análisis de la encuesta como son: Excel, Python y SPSS Statistics, como el desarrollo que se ha seguido para la creación del programa en Python que nos permitirá caracterizar la muestra, la preparación de datos que se ha seguido para su posterior uso en el programa SPSS Statistics, las principales pruebas a utilizar para analizar los resultados extraídos de la encuesta y el método a seguir para los posteriores análisis. Posteriormente, se estudiará el tamaño mínimo de la muestra mediante la expresión de población finita y se determinará que ésta es suficientemente grande para asegurar que los resultados del estudio representativos así como que pueda garantizar que las pruebas estadísticas tengan el poder suficiente para detectar efectos significativos. Por otro lado, se estudia la sobrerepresentación de la población andaluza en la encuesta a través de la prueba Z para proporciones, determinando así que éstos están altamente sobrerepresentados en la muestra. Tras ello, se buscará conocer el perfil de los encuestados para tener una mejor comprensión de los análisis y los patrones observados. En general, nos encontramos con que las conclusiones estarán igualmente adaptadas a ambos géneros, que el rango de edad más representado es el que va desde los 40 hasta los 50 años y que Andalucía es la comunidad autonóma de residencia predominante entre los encuestados. Además, el sector privado se encuentra ligeramente infra-representado y los tipos de trabajo más usuales de los encuestados son las enseñanzas regladas, los trabajos de tipo técnico (arquitecturas, ingenierías, etc.) y los de tipo administrativos y que por lo general, hay poca experiencia previa en teletrabajo al confinamiento. Las principales conclusiones extraídas de los análisis son: • El método de implantación del teletrabajo ha presentado importantes deficiencias en comparación con lo dictado por la norma UNE 0067:2022 que impone requisitos y establece recomendaciones para la implementación de un trabajo seguro, saludable y eficiente tanto para los empleados como para la empresa. Las principales deficiencias fueron la falta de desconexión digital, la falta de recursos y el hecho de que muchos de ellos tuvieron que ser costeados por los propios trabajadores, el hecho de no haber tenido en cuenta por parte de las organizaciones la opinión del trabajador en la implementación del teletrabajo, así como la falta de formación e información adaptadas a esta nueva forma de trabajo por parte de las organizaciones y una disminución de la cohesión de grupo, siendo importante para recuperarla y sentir que forman parte de un grupo, un mantenimiento del contacto con compañeros de trabajo con los que no comparten tareas y el hecho de hablar con ellos sobre cómo se realizan. Sin embargo, han existido otras áreas en las que la implantación ha sido correcta, como es el caso del apoyo de los superiores en disponibilidad y resolución de conflictos o el conocimiento de responsabilidad y de tener los objetivos claros. • Otras conclusiones importantes fueron que el hecho de que los trabajadores se extiendan más horas de lo dictado en su horario laboral, son los más propensos a recibir correos o llamadas de trabajo fuera del horario laboral, a trabajar festivos para terminar la tarea pendiente, a sufrir retrasos en sus entregas, etc., pasando por tanto, más tiempo frente a pantallas, en la misma posición y al teléfono por temas laborales, provocando esta situación un pensamiento en los trabajadores de que el teletrabajo es una carga extra no remunerada. • Con respecto a la salud, las afecciones más comunes son la ansiedad, la falta de concentración, los dolores de espalda y de cabeza, la vista cansada. La extensión de la jornada laboral provoca problemas como la vista cansada y los dolores de espalda. Por otro lado, las tensiones producidas por la dificultad de compatibilizar tareas domésticas y teletrabajo, las modificaciones en la carga o contenido de trabajo, el hecho de sufrir momentos desgastadores emocionalmente, de no dormir pensando en el trabajo pendiente, de sentir que la realización de las tareas les afecta emocionalmente de forma negativa, así como el trabajo en festivos para terminar la tarea pendiente son motivos de ansiedad entre los trabajadores. Una iluminación inadecuada, así como el ruido dificultan la concentración. • Con respecto a la percepción y valoración, se concluye que las personas que han teletrabajado con anterioridad al confinamiento tienen una valoración más positiva de este método de trabajo y por lo general, quieren seguir realizando tareas mediante teletrabajo una vez finalizado el periodo de confinamiento. El hecho de que los encuestads hubieran realizado teletrabajo previamente al confinamiento ha llevado a valorar más positivamente sus capacidades antes de la implantación forzosa del teletrabajo por confinamiento. Por último, se ha identificado sesgos debido al número de menores convivientes en el domicilio a parte del encuestado, y es que a mayor número de menores en la vivienda, mayor es la tensión reportada por dificultad de compatibilizar tareas domésticas con teletrabajo y más retrasos se sufren en las entregas de tareas de trabajo. Y, otro sesgo identificado es debido al género en los encuestados que sufren ansiedad, reportando esta afección más cantidad de hombres (23,3%) que de mujeres (17,3%).
Análisis de sensibilidad para la optimización de una microrred ubicada en Madrid
(2024) Cáceres Bernils, Daniel; Navas Herrera, Sergio Jesús; Cabello González, Gracia María; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
Con motivo del incesante avance del cambio climático, en el campo de la ingeniería se están requiriendo alternativas a los combustibles fósiles constantemente. Dado que la descarbonización de la sociedad es un problema mundial cada vez más importante, en este trabajo se va a proponer una forma de favorecer la transición hacia una economía de energía renovables. Por lo tanto, en este proyecto se va a realizar un análisis tecno-económico de una de las tecnologías renovables más interesantes disponibles actualmente como es la energía solar. Esta energía destaca por ser una energía madura, sencilla y fácilmente instalable en espacios reducidos, como puede ser el tejado de una vivienda unifamiliar. Así pues, se estudiará su implantación a nivel doméstico, mediante la instalación de una micro red híbrida de energía solar y térmica en una vivienda unifamiliar en Madrid. La micro red se encuentra conformada por un campo solar fotovoltaico, un sistema solar térmico, y un conjunto de baterías de tipo plomo ácido. Posteriormente, se ha realizado un análisis de sensibilidad de la instalación, con objeto de maximizar el beneficio económico y minimizar tanto el consumo como la venta de excedentes energía. Los resultados muestran que la instalación de una microrred híbrida basada únicamente en fuentes renovables es capaz de ser autosuficiente durante la mayor parte del año, es decir, los consumos energéticos necesarios para abastecer el suministro térmico y eléctrico de una casa residencial madrileña han resultado ser nulos para los meses de marzo a octubre. En términos económicos, se han obtenido periodos de amortización de la microrred en torno 14 años, por lo que, si la vida útil de la instalación se ha estimado a 25 años, implementar este tipo de sistemas generará beneficios económicos que pueden llegar a ascender a los 4100€. No obstante, dada la necesidad de implementación de este tipo de sistemas, se espera una mayor inversión y desarrollo futura en materia de fuentes renovables, lo que supondrá una mayor eficiencia energética obtenida. Consecuentemente, el coste de inversión futura será menor, esto sumando a la tendencia claramente creciente del precio de la luz debido a la escasez de recursos y la inflación, dan motivos para especular que el flujo de caja acumulado en el año 25 puede ser mucho mayor al valor calculado en el estudio. Con este estudio se espera clarificar a los usuarios, empresas de energía renovable, investigadores y responsables de políticas, cómo funciona una microrred y qué factores afectan al rendimiento económico del cliente. De este modo, se espera incentivar a las generaciones venideras a instalar tecnologías renovables similares a la microrred, para poder contribuir así a la descarbonización de las energías.
Caracterización CFD de barreras como elemento de confinamiento
(2024) Benítez Román, Vicente; Guerrero Delgado, María del Carmen; Sánchez Ramos, José; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
El presente Trabajo de Fin de Grado se enfoca en el análisis de la implementación de técnicas de climatización en espacios abiertos de zonas urbanas, enfocándose en la incorporación de elementos pasivos como elevaciones como una estrategia de control climático para mejorar el confort térmico de dichos espacios no aclimatados como son avenidas, calles, plazas, parques, etc. Contextualizado el estado del arte, se define la metodología empleada para los casos a simular, en los cuales se estudiará y analizará la variación de la forma geométrica de los obstáculos, la variación de la velocidad del viento y como estas variaciones afectarían a los espacios a tratar. Definida la metodología, se procede a la incorporación de dichas condiciones en el software Ansys Fluent, un potente software de simulación de dinámica de fluidos computacional con el cual se obtendrán de todos los resultados tanto numéricos como gráficos.
Análisis de alternativas para sistemas de almacenamiento CAES
(2024) Oliva Castro, Joaquín; Lillo Bravo, Isidoro; López Álvarez, José Antonio; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
El presente proyecto estudia el proceso de almacenaje del fluido de trabajo de la tecnología CAES (Almacenamiento energético mediante el almacenamiento de aire comprimido). El proyecto se dividirá en dos bloques, el primero a modo de introducción pondrá en contexto sobre la actualidad del mercado energético y del uso de diferentes tecnologías de almacenamiento centrándose en la tecnología protagonista de este TFG, la tecnología CAES. Una vez se tenga en contexto lo anteriormente comentado se iniciará con una revisión bibliográfica sobre la tecnología CAES, todo para poder entender mejor el funcionamiento de la misma y de cómo están conectados todos y cada uno de sus componentes desde el punto de vista termodinámico; se le dará una pequeña introducción seguida de un estudio de los principales elementos que la componen así como un análisis termodinámico del ciclo termodinámico correspondiente a esta tecnología así como de sus variantes. El segundo bloque y núcleo de este trabajo de fin de grado, es el análisis termodinámico del proceso de almacenaje del aire comprimido en el cual se estudiarán diferentes parámetros termodinámicos como es: presión, temperatura, composición de agua y caudal. Se analizarán cada una de ellas independientemente haciendo uso de softwares como el Refprop para el cálculo de propiedades termodinámicas y Excel como calculadora para los diferentes parámetros de estudio y su representación. Por último se hará una conclusión explicando la importancia de cada uno de esos parámetros independientemente y combinados entre ellos.
Evaluación Experimental del Gradiente de Temperaturas en Módulos Fotovoltaicos
(2024) Peláez Urquiza, Alberto; Lillo Bravo, Isidoro; Delgado Sánchez, José María; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
Este Trabajo Fin de Grado aborda el estudio de los gradientes de temperatura en los módulos fotovoltaicos y su impacto en el rendimiento de la instalación. La investigación tiene como objetivo principal analizar cómo los cambios de temperatura influyen en las características de corriente y voltaje (curvas I-V) y, por tanto, en la potencia de salida de los módulos fotovoltaicos. Para llevar a cabo este estudio, se han utilizado métodos de simulación basados en ecuaciones no lineales que describen el comportamiento eléctrico de los módulos fotovoltaicos. Se han evaluado las curvas I-V a diferentes temperaturas de operación, simulando condiciones reales de funcionamiento. Los resultados muestran que los gradientes de temperatura tienen un efecto significativo en la eficiencia de los módulos, disminuyendo la generación de energía a medida que aumenta la temperatura. Las conclusiones del estudio indican que es fundamental considerar los gradientes de temperatura en el diseño y la instalación de sistemas fotovoltaicos para maximizar su rendimiento. Además, se proponen algunas estrategias para mitigar los efectos negativos de la temperatura y mejorar la eficiencia general del sistema.
Revisión y análisis de Instalación Fotovoltaica en Cartuja Qanat
(2024) Hedo Gallego, Alejandro; Álvarez Domínguez, Servando; Sánchez Ramos, José; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
Este trabajo tiene como objeto el estudio de la nueva instalación de producción solar fotovoltaica, incluida dentro del proyecto Cartuja Qanat. Esta instalación solar fotovoltaica será ubicada en la cubierta del nuevo zoco, lugar abierto donde la incidencia del sol es notable. A lo largo del trabajo se analizará la producción energética del sistema y se calculará el consumo de un día tipo del espacio Cartuja Qanat, con el fin de comparar producción y consumo. Conociendo la producción solar y la demanda de la instalación se expondrán diversos modelos de autoconsumo, en busca de conseguir una generación que cubra la máxima cantidad posible de la energía demandada.
Evaluación de pavimentos fríos para su integración en Emiratos Árabes
(2024) Millán Gómez, Marta; Guerrero Delgado, María del Carmen; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
El cambio climático ha cobrado una importancia sin precedentes en las últimas décadas, convirtiéndose en un tema crucial a nivel global. Esto ha llevado a reconocer sus consecuencias negativas tanto para el planeta como para la vida humana. La diferencia de temperatura entre las áreas urbanas y las zonas rurales adyacentes se conoce como Isla de Calor Urbana (ICU), fenómeno influenciado por los materiales utilizados en la construcción de edificios y espacios urbanos. Los pavimentos son especialmente relevantes en este contexto, ya que constituyen una gran parte de las superficies urbanas. Su color oscuro y bajo albedo contribuyen a un aumento significativo de la temperatura superficial, almacenando una considerable cantidad de calor que posteriormente es emitida al ambiente. El uso de pavimentos fríos se considera una estrategia clave para mitigar los efectos de las Islas de Calor Urbana. El objetivo principal de este trabajo es abordar y resolver el problema de las altas temperaturas en las superficies de los pavimentos en parques acuáticos de Dubái, sirviendo además como guía para que otros usuarios puedan enfrentar problemas similares. Se ha estudiado el comportamiento de los pavimentos cuando se moja su superficie inferior con agua para determinar la reducción en la temperatura superficial en comparación con los materiales convencionales expuestos al sol. Esta estrategia mejora los indicadores de confort térmico para los ciudadanos y contribuye a mitigar el efecto de la ICU, reduciendo la temperatura ambiente en las áreas urbanas mediante el uso de recursos naturales y adaptando los pavimentos a las necesidades de mitigación.
Sistema de apoyo basado en técnicas naturales de enfriamiento para pre-acondicionamiento del aire de ventilación de un edificio terciario
(2024) Sánchez Mejías, Rafael; Guerrero Delgado, María del Carmen; Palomo Amores, Teresa Rocío; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
El cambio climático y el aumento de la demanda de climatización han impulsado la necesidad de desarrollar y aplicar técnicas innovadoras y eficientes en la gestión energética de edificios [1]. Este proyecto se centra en una de estas soluciones: el uso del agua como apoyo para la ventilación de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería. El objetivo es recuperar alguna de las fuentes del edificio y aprovechar el agua disponible para enfriar el aire de las unidades de tratamiento de aire proporcionando un método de refrigeración sostenible que reduzca la dependencia de los sistemas de aire acondicionado convencionales. El enfriamiento de aire para ventilación mediante intercambiadores de calor agua-aire implica el uso de agua a una temperatura inferior a la del aire ambiente para absorber el calor del aire que se quiere enfriar. Este método no depende de la humedad relativa del aire y puede ser utilizado en una variedad de condiciones climáticas. Los intercambiadores de calor agua-aire pueden ser diseñados para maximizar la transferencia de calor, como se verá en los próximos capítulos. Esta iniciativa se alinea con la creciente demanda de prácticas sostenibles, y puede servir como un modelo para otras instituciones académicas. La implementación de este sistema no solo proporcionará beneficios inmediatos en términos de confort térmico y ahorro energético, sino que también contribuirá a la formación de ingenieros comprometidos con el desarrollo sostenible. Este proyecto comienza con una introducción al edificio objeto de estudio, la Escuela de Ingeniería, y su transformación con el paso de los años desde su inauguración para la Expo de 1992. Además, se introducen los recursos energéticos naturales como el agua, de la que se justifica su uso para climatización desde hace cientos de años. Después, en el capítulo dos, se realizará un análisis climático en la zona de Sevilla para entender las particularidades del entorno y las ventajas e inconvenientes que se presentan en un ambiente cálido y seco como es el del sur de España. Se presentarán las demandas de consumo energético actuales de la escuela para comprender la necesidad de un aporte alternativo con fuentes de recurso renovable. En el capítulo tres, y ya dispuesto el objetivo de reducir el consumo energético, se diseñará el sistema de recuperación en los vasos de las piscinas, así como el resto de la instalación propuesta. Se estudiarán las distintas alternativas y los retos que deberán superarse para conseguir un sistema eficiente y útil. También se realizarán simulaciones para entender el comportamiento del agua con las interacciones de calor que recibirá. Más adelante, en el capítulo cuatro, se estudiará la viabilidad técnica y económica del sistema, entendiendo si es rentable o no hacer un proyecto con estas características. Finalmente, mediante algunas alternativas y opciones adicionales, se llegará a una conclusión y cierre del trabajo.
Potencial de obtención de hidrógeno verde en Andalucía a partir de los lodos de depuradora y la fracción orgánica de los RDC
(2024) González Bocanegra, María de Gracia; Ronda Gálvez, Alicia; Alonso-Fariñas, Bernabé; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
Hoy en día hay un creciente interés en el hidrógeno verde (aquel generado a partir de fuentes renovables) como vector energético. Se presenta como parte de la solución al gran problema actual del cambio climático, contando con el apoyo de numerosas estrategias como el “EU Hydrogen Strategy” y la “Hoja de Ruta del Hidrógeno” en España, que tienen como objetico alcanzar la neutralidad climática en 2050. Este Trabajo Fin de Grado está integrado en las tareas del proyecto GH2T en el que se propone usar las refinerías existentes de “La Rábida” y “San Roque” como clúster para acelerar el desarrollo de tecnologías de producción y almacenamiento de hidrógeno verde. Dentro de las actividades del proyecto, se enmarca en las tareas encaminadas a determinar el potencial de producción de hidrógeno verde a partir de los recursos renovables, incluidos residuos biogénicos disponibles actualmente en la región de Andalucía Occidental, donde se ubican dichas plantas. Sin olvidar que la valorización energética pertenece al último escalón en la jerarquía de los residuos para una economía circular, se pretende usar los residuos como recurso para producir biocombustibles, como el biometano, con la finalidad de poder utilizarlo en lugar del gas natural en las refinerías, conllevando así una gran reducción de los gases de efecto invernadero emitidos, tanto por los evitados por la descomposición de los residuos orgánicos en vertederos como por la descarbonización de este sector. El objetivo general de este trabajo es el cálculo del potencial del hidrógeno verde en las provincias de Andalucía (en concreto en Cádiz, Sevilla, Córdoba y Huelva) a partir de dos tipos de residuos: la Fracción Orgánica de los Residuos Domésticos Comerciales y los lodos de las Estaciones de Depuración de Aguas Residuales (EDAR). Más concretamente, en este trabajo se ha realizado una cuantificación de los recursos disponibles en torno a las zonas de trabajo (tanto de lodos procedentes de las estaciones de depuración de aguas residuales como de la fracción orgánica de los residuos domésticos y comerciales) para lo cual se ha trabajado con el software ArcGIS con el fin de establecer la ubicación de las plantas EDAR y plantas de tratamiento de residuos, junto con la cantidad de cada uno de los recursos en cada una de ellas. Posteriormente, se ha expuesto la caracterización de los recursos, cuya finalidad es recoger toda la información característica de ambos residuos y a partir de ella determinar la cantidad de biogás que se podría producir. Finalmente, se ha determinado el potencial de producción de hidrógeno verde a partir de estos residuos. Con este propósito se ha supuesto el caso de que dichos residuos sean valorizados energéticamente por digestión anaerobia y por codigestion, es decir, de forma separada y conjunta para obtener biogás, pues ambos resultan adecuados para este tipo de tratamiento. Dicho biogás será sometido a un proceso de depuración y se podrá obtener el biometano, que será trasladado a una refinería donde se utilizará como biocombustible para producir hidrógeno verde. Así pues, se obtendrá el biogás en cada planta de tratamiento o EDAR que resulte de interés y una estimación del potencial del hidrogeno verde producido en cada provincia. Para la realización de este trabajo, se ha recurrido al Excel y al software ArcGIS simultáneamente. Los resultados en ArcGIS muestran un mapa visual sobre donde se encuentran localizadas las EDARs y plantas de tratamiento y donde el potencial de hidrógeno verde es mayor, pudiendo observar la información concreta de cada planta, es decir, la cantidad de recurso disponible en ellas y la cantidad de biogás e hidrógeno verde producido en caso de cumplir ciertas condiciones de viabilidad. Además, para las EDARs donde resulte viable la codigestión, se muestran las plantas de tratamiento más cercanas mediante el trazado de un ratio de 30 Km, de las cuales será factible trasladar los residuos. Los resultados obtenidos han permitido determinar que el potencial hidrógeno en la provincia de Andalucía es prometedor en cualquiera de los casos estudiados, aunque especialmente en la codigestión, pudiendo combinar la codigestion de ambos residuos junto con la digestión anaerobia de la fracción orgánica, pues estos métodos no resultan excluyentes ya que se podría utilizar la fracción orgánica procedente de otras instalaciones donde no se esté realizando digestión anaerobia, pudiendo alcanzar un potencial de producción de hidrógeno de 9.302 MWh/año.
Estudio de una microrred para abastecimiento energético a una industria
(2024) Cantarero Morales, Francisco Javier; Pino Lucena, Francisco Javier; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
Debido a los problemas climáticos, cada vez más acusados, nos vemos obligados a avanzar hacia un futuro más respetuoso con el medio ambiente reduciendo nuestra huella de carbono causante del cambio climático. En la Unión Europea el sector que mayores emisiones de gases de efecto invernadero tiene es el sector de la producción de la energía con un 77.01 %, el sector industrial tiene una emisión del 9.10%. Debido a esto es fundamental una transición energética hacias las fuentes de energía renovables y una electrificación del sector industrial. La combinación de diferentes fuentes de energía renovables es una óptima solución para el sector industriar, ya sea para la producción de calor de proceso o para la producción de energía eléctrica, consiguiendo así un entramado industrial con el menor impacto de emisiones de carbono. En este trabajo, se realiza un análisis detallado de viabilidad técnica y económica de una microrred que cuenta con almacenamiento mediante baterías en una microcervecera, teniendo en cuenta el perfil de consumo energético, la disponibilidad de recursos locales y las necesidades operativas con el objetivo de ver el potencial de las microrredes para mejorar el abastecimiento energético en entornos industriales, contribuyendo al desarrollo de soluciones más sostenibles y eficientes en el sector energético.
De la Pobreza Energética a la Comunidad Sostenible: Evaluación técnica y social en Andalucía
(2024) Parrilla Rubio, Victor; Larrañeta, Miguel; Clavijo Núñez, Susana; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
En este Trabajo se ha realizado una investigación para analizar la situación energética en Andalucía, colocando el enfoque en los consumidores con mayores tasas de vulnerabilidad energética. Este estudio pretende evaluar el impacto de una instalación fotovoltaica compartida en la reducción de la Pobreza Energética (PE) en un grupo de hogares seleccionados. Las hipótesis iniciales plantean que la implementación de una comunidad energética puede reducir significativamente los indicadores de PE. Para lograr este objetivo, se analizó la situación inicial de los hogares utilizando indicadores como 2M y M/2, y se compararon los consumos eléctricos y costes antes y después de la instalación fotovoltaica, realizando un análisis de sensibilidad para poder obtener los límites de aplicación de esta instalación. Los resultados mostraron una mejora significativa en la situación de PE de los hogares. En todos los casos estudiados, la instalación fotovoltaica redujo los indicadores de PE a valores prácticamente nulos. Los hogares con consumos muy bajos lograron satisfacer todas sus necesidades energéticas, mientras que aquellos con consumos excesivamente altos vieron sus costes energéticos reducidos a niveles asequibles. La opción óptima fue dar servicio a doce hogares, evitando el gasto que supone el Bono Social y mejorando la calidad de vida de 25 familias. En conclusión, los resultados de esta investigación tienen un gran valor y potencial para el desarrollo de estrategias y programas energéticos a nivel local. La implementación de comunidades energéticas puede ser una medida eficaz para combatir la PE, aunque es necesario considerar la realización de estudios con muestras más amplias para obtener conclusiones más generalizables. Además, se recomienda complementar estas medidas con programas de mejora de la eficiencia energética y labores de concienciación para maximizar el impacto positivo en la población vulnerable.
Diseño de una subestación eléctrica elevadora 30/220 kV para la evacuación de dos plantas fotovoltaicas de 50 MW
(2024) Rodríguez García, Francisco; Cruz-Romero, Pedro Luis; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Eléctrica
Este trabajo de fin de grado consiste en la realización de la ingeniería básica de diseño de una subestación eléctrica elevadora de 30/220 kV, con un transformador de 100 MVA, preparada para la evacuación de la energía renovable generada en dos plantas solares fotovoltaicas. Resaltar que, debido a los objetivos ecológicos implantados y aprobados por el Unión Europea de acuerdo a la Agenda 2030, se ha incluido como partida innovadora el estudio de inclusión de aparamenta en media tensión libres de gases fluorados. Se han definido y seguido todas aquellas normativas, reglamentos y especificaciones técnicas vigentes para el diseño de la instalación, indicando todas aquellas hipótesis necesarias para realizar los cálculos más similares a la realidad. Se han definido y contemplado todos los aspectos que conforman una subestación, entrando en más detalle en la parte eléctrica, pero sin olvidar el aspecto de obra civil, edificaciones, sistemas de control y protecciones y todas aquellas instalaciones necesarias para el correcto funcionamiento de la subestación. El trabajo se divide principalmente en 5 documentos bien diferenciados:  Documento 1. Objeto del proyecto: se describe la finalidad y justificación de la instalación y su emplazamiento, así como su configuración principal.  Documento 2. Descripción de la instalación: se describen las características de las instalaciones definitivas a implantar en la subestación acorde a los cálculos realizados y la oferta de equipos del mercado actual.  Documento 3. Cálculos justificativos: se describen y justifican todos los cálculos correspondientes a las instalaciones que aplican a la subestación, indicando paso a paso el proceso realizado y normativas, reglamentos e hipótesis consideradas.  Documento 4. Planos: detalle de la disposición de la planta de la subestación considerada y esquema unifilar general.  Documento 5. Presupuesto: valoración económica de la ejecución de la nueva subestación basada en precios y rendimientos completamente reales y actuales.
Dimensionamiento de una planta purificadora de tratamiento terciario de aguas residuales alimentada de energía undimotriz
(2024) Sevilla Jódar, Andrés Luis; García Rodríguez, Lourdes; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
En este trabajo finsl de grado se presenta una posible solución a al consumo de energía eléctrica a través de fuentes de combustibles fosiles. Esta solución que planteamos es el uso de convertidores de energía undimotriz en energía eléctrica para ele autoconsumo de una instalación depuradora de aguacentrado solo en el consumos de la instalación de ósmosis inversa para satisfacer su producción de agua. También decir que nuestra instalación de ósmosis inversa se usará no para la desalación de agua, ya que, como expongo en los siguientes capítulos, al seleccionar la ubicación nos damos cuenta que nos interesa más que sea una instalación de tratamiento de aguas residuales. Los cálculos energéticos de la producción de energía eléctrica se han realizado en todas las ubicaciones para tres convertidores del poryecto Reference Model Project, para los modelos RM3, RM5 y RM6. Luego en las ubicaciones con mayor producción de energía eléctrica se han realizado cálculos para escalarlos y que se adapte mejor a la zona. Para la estimación de los consumo de la instalación de ósmsosis inversa se ha usado el programa comercial de IMS Design de la empresa Hydranautics para poder realizar un prediseño de nuestra instalación. Este esudio es un análisis energético para ver si se podría usar este tipo de convertidores para alimentar una instalación purificadora de agua de este estilo.

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