Máster en Ingeniería Industrial

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Estudio de localización de un parque solar fotovoltaico en Pajares de los Oteros (León) mediante SIG
(2024) Santos García, Carlos; Amaro Mellado, José Lázaro; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Gráfica
El presente trabajo se va a centrar en identificar la ubicación más adecuada para la instalación de la central fotovoltaica Caelum IV en el municipio de Pajares de los Oteros, en la provincia de León, actualmente en fase de desarrollo. El objetivo principal, además de contribuir al cumplimiento del Plan Nacional Integrado de Energía y Clima 2021-2030, disminuyendo, entre otros, las emisiones de gases efecto invernadero y reduciendo la dependencia energética gracias al desarrollo de fuentes renovables como la fotovoltaica, será el de maximizar la viabilidad de la planta. Para comprender mejor el funcionamiento de un parque fotovoltaico, es fundamental abordar aspectos clave como los tipos de radiación solar, el proceso mediante el cual se transforma la irradiación solar en energía eléctrica, y los parámetros más relevantes que influyen sobre la disposición de los módulos fotovoltaicos. A continuación, se presentarán los diferentes tipos de instalaciones fotovoltaicas existentes y los componentes que las integran, finalizando con el estudio del marco normativo que afecta a la planta solar en estudio. Una vez desarrollado el marco teórico, se iniciará la búsqueda de la localización más idónea. Con este fin, se definen una serie de criterios, tanto ambientales como pueden ser las características del terreno o aspectos como la radiación solar, como criterios de tipo técnico – económicos, como la accesibilidad terrestre, y que ayudarán a esta búsqueda. Para facilitar este proceso, se empleará el software QGIS que se basa en los sistemas de información geográfica (SIG), permitiendo implementar estos criterios y analizando sus interrelaciones de una manera más rápida y eficaz.
Desarrollo y mejora del proceso de fabricación DIW de piezas de hematita porosa
(2024) Paúl Navarrón, Miguel; Sepúlveda Ferrer, Ranier Enrique; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería y Ciencia de los Materiales y del Transporte
A diversity of technologies is the best solution to the multiple challenges humanity faces. Yet energy distribution, a pilar of society, relies primarily on two sources: electricity and fossil fuels. In this context, hydrogen stands out as a promising alternative, showing great potential for integrating renewable energy into the grid or transforming the transport industry. However, these aspirations are distant as long as hydrogen production remains tied to fossil fuels. Electrolysis, splitting water into hydrogen and oxygen using electricity, pushed by the dropping costs of renewable energies, emerges as a key solution. Yet, the significant cost gap, which goes from $6 to $2 per kilogram from electrolysis to fossil fuel-based hydrogen, remains the primary barrier to a broader adoption. Embracing technological diversity, this project explores Steam Iron Reforming (SIM) as a potential bridge between hydrogen derived from fossil fuels and renewable electricity. SIM leverages the redox cycle of iron to produce both syngas (a mix of H2 and CO2 used in industry) and pure hydrogen. The primary SIM approach involves transporting iron powder between reactors, enabling continuous production of both outputs and allowing iron replacement during operation. However, to increase efficiency, these systems need to be scaled up, making them suitable primarily for large-scale industrial usage, that would rely on an unexacting hydrogen distribution infrastructure. An alternative approach, single-reactor SIM systems, can be applied to distributed hydrogen production closer to the consumption. However, their usage of fluidized beds, the injection of pressurized gas through a powder material to make it behave as a liquid, faces its own challenges, main one being particles sintering under repeated cycles. To address this issue and improve the stability of single-reactor systems, bulk porous iron catalysts have emerged as a promising solution. Traditional methods for producing porous metals involve casting metal powders mixed with sacrificial materials, which, when removed, leave behind voids in the metal structure. Still, these processes are difficult to scale and are limited in shape flexibility, main corners on geometry being them only targeting microscopic porosity. This project presents an approach for the production of doped hematite (Fe2O3) porous catalysts for SIP by Direct Ink Writing (DIW). DIW is an additive manufacturing technique that deposits liquid ink, which solidifies, following a programmed path, all resulting in a final shape. The ink, composed of the target powder material and a carrying medium, allows the printing of complex geometries while enabling the removal of the medium to produce a final part with both macro- and microscopic porosity. To achieve successful hematite DIW printing, this work investigates three main areas: hematite powder synthesis, ink development, and DIW equipment modification. These areas are then combined to demonstrate the feasibility of the process, leading to the production of final hematite catalysts. Hematite synthesis is conducted via Sol-Gel, a hydrolysis-based process, which enables the creation of hematite from metal salts (such as chlorides and nitrates). This method allows to produce nanoparticles and the doping of hematite with secondary metals like titanium or aluminum, improving the stability of iron during multiple SIP cycles. In this first section this work aims to standardize the procedure while proving the viability of doping the hematite, both with aluminum and titanium. Ink development focuses on colloids, suspensions of non-aye visible particles in a medium, to create a material suitable for printing. Exploring ink rheology, viscosity-displacement correlation which mainly influence printability prompted the use of non-aqueous gels as ink, formed by an organic medium, camphene, and the combination of two additives, stearic acid (SA) and polystyrene (PS). This section details the evolution of ink fabrication and composition throughout the project. As the project developed, continuous improvements to the DIW system were made to address challenges during printing. Using digital modeling, fused filament printing, and basic machining, necessary parts were designed and produced. The progression from the initial to the final stages of the system is presented, along with a foundational understanding of the system's operation. The successful production of final hematite samples with intricate geometries demonstrates the viability of this approach. However, parallel routes developed alongside this project highlight the need for further improvements in ink composition, printing conditions, and printing path design to enhance mainly repeatability, especially as scaling up the system demands longer printing periods.
Producción innovadora de ACS, refrigeración y electricidad para edificio de viviendas en Camas (Sevilla)
(2024) Márquez Durán, Alonso Jesús; Álvarez Domínguez, Servando; Palomo Amores, Teresa Rocío; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
En este Trabajo de Fin de Máster se lleva a cabo un análisis de un edificio existente en la localidad de Camas (Sevilla), y que ha sido estudiado previamente en un trabajo realizado a lo largo de la asignatura de Edificios de Alta Eficiencia Energética del Máster de Ingeniería Industrial. En dicho trabajo de partida se llevó un análisis centrado en buscar la solución constructiva óptima en términos de Coste del Ciclo de Vida y teniendo en cuenta el cumplimiento de los parámetros energéticos establecidos en el Código Técnico de la Edificación (CTE). Así, partiendo de este análisis, se elige una solución constructiva intermedia entre la inicial que posee el edificio y la calculada como óptima en dicho trabajo, de manera que permita cierto margen de mejora a la hora de analizarlo, sobre todo en términos de consumos energéticos. Por tanto, las características constructivas son datos de partidas que se establecen de entre las soluciones planteadas de antemano, y de ahí en adelante no se modificarán. Dicho esto, tras explicar las bases de partida, se establece qué instalación convencional para cubrir los diferentes tipos de demandas tendría el edificio en su base de inicio, teniendo en cuenta que esta solución de antemano ha de cumplir la normativa vigente en el CTE. Tras esto, se propone una instalación que combine lo establecido como actualmente existente (instalación convencional) junto con sistemas innovadores que permitan reducir el consumo de los equipos existentes y añadan también valor renovable a la instalación. Esta instalación consta de dos soluciones innovadoras renovables, una de ellas utilizada para reducir el consumo de electricidad de la bomba de calor en modo refrigeración, mediante una técnica poco conocida aún, consistente en el pre-enfriamiento convectivo-radiante del agua destinada a la refrigeración durante las noches y acumulándolo en un depósito de inercia, y la otra tendrá como objetivo reducir de igual manera el consumo de ACS por parte de los equipos actuales, empleando para ello energía fotovoltaica que servirá para calentar un depósito de acumulación a fin de pre-calentar el agua destinada a generación de ACS, y que en caso de excedente se vende a la red eléctrica. A partir de ahí se lleva a cabo una simulación temporal determinada para cada depósito a fin de analizar qué combinación de variables (volumen de cada depósito y área de captación) se corresponde a la solución más óptima en cuanto al coste económico de su ciclo de vida y teniendo en cuenta el cumplimiento de la normativa vigente aplicable, añadiendo también en el cálculo económico la aplicación de líneas de subvenciones para aquellas soluciones que cumplan los requisitos, de modo que cubran parte del coste de instalación.
Proyecto básico y de ejecución de edificio de uso industrial-comercial utilizando los SIG para su ubicación
(2024) Martí Sánchez, Joan; Castillo García, Manuel; Amaro Mellado, José Lázaro
El siguiente trabajo tiene como objeto en realizar un proyecto básico y de ejecución de un edificio para un uso industrial-comercial. Este se divide en dos partes, la primera consiste en la elección de una parcela en la provincia de Sevilla para la construcción de la nave utilizando un sistema de información geográfica. La segunda se basa en el diseño 3D de la nave, así como todas las instalaciones pertinentes para su posterior uso y de unas mediciones y presupuesto final de la obra.
Soporte a la Decisión en la Gestión de Inventarios en una Empresa del Sector de Climatización
(2024) Hernández Malfeitos, Enrique; Framiñán Torres, José Manuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Organización Industrial y Gestión de Empresas I
Este proyecto se centra en el desarrollo de una herramienta de soporte a la decisión de gestión de inventarios para la empresa Ariston®. El objetivo es mejorar la ocupación espacial del almacén de la empresa mediante una gestión eficiente del inventario. Para ello, la herramienta incluye funcionalidades clave como un sistema de pronóstico que prevé la demanda futura de artículos basándose en datos históricos de ventas y considerando factores como la estacionalidad. Esta herramienta también calcula el nivel necesario de stock de seguridad para cada producto, asegurando la disponibilidad adecuada para satisfacer la demanda, incluso en situaciones imprevistas. Además, se elabora un modelo matemático para gestión de entradas y salidas del almacén el cual se desarrolla mediante un seguimiento detallado de todas las necesidades de material que se tienen a lo largo del horizonte temporal, lo que proporciona una visión completa del flujo de productos y permite un control eficiente de los niveles de espacio en el almacén. El trabajo se divide en varias fases. En primer lugar, se realiza un análisis previo de los productos categorizándolos mediante una evaluación de la rotación y de la tipología de la demanda, seguidamente se efectúa la previsión de la demanda utilizando modelos como SARIMA y el método de Croston, y finalmente se calculan las variables de interés, como las llegadas que debe soportar el almacén, o los niveles de stock de seguridad necesarios en cada momento para cada producto. Además, tras evaluar el rendimiento de la herramienta e identificar posibles mejoras, se experimenta con la misma llevándose a cabo modificaciones las cuales proveen de mejores resultados. La herramienta se diseña haciendo uso del lenguaje de programación Python en un entorno Anaconda aplicándose diversas librerías especializadas en previsión de demanda y análisis de datos. La evaluación de la herramienta en la empresa demuestra su eficacia y permite identificar áreas de mejora y recomendaciones para futuras implementaciones. Este enfoque busca mejorar la gestión de inventarios, reducir costos asociados con el exceso de stock o la escasez, y potenciar la eficiencia operativa del almacén, teniendo un impacto positivo en la gestión logística de Ariston®.
Ciberseguridad en Edificios Automatizados
(2024) Fernández Píriz, Lourdes; Escaño González, Juan Manuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática
El presente trabajo se centra en la implementación de un sistema de control y ciberseguridad para una casa conectada a través de un PLC, empleando el software Home I/O, MATLAB y Machine Expert Basic. El objetivo principal es asegurar que el sistema de calefacción, gestionado mediante controladores PID, mantenga la temperatura de las habitaciones incluso bajo ataques de inyección de datos falsos. Se ha implementado un sistema neuroborroso (ANFIS) que, al recibir datos erróneos como temperaturas anómalas, es capaz de detectar si está siendo atacado. Además, ANFIS garantiza que el sistema siga funcionando de manera estable, ignorando los valores erróneos y tomando decisiones con base en los datos previos y el comportamiento del sistema. De este modo, se promueve una defensa robusta que permite continuar el control del entorno sin interrupciones, incluso bajo condiciones adversas.
Herramienta para el diseño de plantas de desalación de agua de mar por ósmosis inversa
(2024) Donado Jiménez, Juan Manuel; García Rodríguez, Lourdes; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
En el presente Trabajo de Fin de Máster se desarrolla una herramienta, utilizando Microsoft Excel, para facilitar el diseño de instalaciones de desalación de agua de mar mediante ósmosis inversa. En la actualidad, existen diferentes software de fabricantes de equipos que permiten realizar el diseño de membranas o de bombas y recuperadores energéticos, pero no existe ninguna herramienta que seleccionar de una manera ágil y efectiva todos estos equipos a la vez. Por tanto, es objetivo de la herramienta desarrollada permitir la selección de todos estos equipos, apoyándose en el software comercial existente, así como facilitar el prediseño de las plantas de desalación. Tras analizar las configuraciones básicas de ósmosis inversa y los diferentes software disponible, se muestra en el presente Trabajo la herramienta realizada, y se utiliza para resolver diferentes casos prácticos en diferentes localizaciones del mundo.
Desarrollo de un utillaje para el estudio a tracción de injertos tendinosos en hueso
(2024) Medina Hermosilla, Estiben Daniel; Reina Romo, Esther; Mora Macías, Juan; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Mecánica y de Fabricación
La biomecánica tiene por objeto el estudio del comportamiento mecánico del cuerpo humano y resolver los problemas derivados de las diversas condiciones a las que puede verse sometido. Este trabajo se enmarca en un proyecto en el que se pretende analizar el comportamiento mecánico de diversas metodologías de fijación usadas en la clínica de un tejido tendinoso en un hueso, concretamente en la tibia, con el fin de concluir cuál es la técnica óptima en la reconstrucción del ligamento cruzado anterior. Este trabajo consiste en el diseño de un utillaje específico para llevar a cabo ensayos cíclicos y a tracción de diferentes métodos de fijación de injertos de tendón en un hueso porcino, dada su similitud con el hueso humano joven y su menor variabilidad. Este utillaje, por un lado, debe permitir el grado de libertad de giro en torno al eje de aplicación de la carga en el hueso, además del giro en torno a un eje perpendicular a este. Asimismo, debe incluir mecanismos para bloquearlos durante la realización del ensayo. Por otro lado, el utillaje debe permitir aprisionar el tendón de tal forma que no se pueda deslizar durante la aplicación de la tracción, y para ello se ha pensado en un sistema de mordazas con dientes y en las cuales se puede introducir hielo seco para fortalecer la cogida. Además, debe fijar el hueso, lo cual se hará mediante unos pines o tornillos. A lo largo del documento se describe el proceso iterativo de diseño que lleva hasta el utillaje definitivo, el cual se manda a fabricar para estos ensayos. El utillaje permite que, durante el ensayo, la tibia esté posicionada en un ángulo que permita que el tendón quede totalmente vertical y alineado con el túnel del hueso. Durante la aplicación de la carga, el hueso queda completamente fijo y el tendón no desliza respecto a la mordaza.
Diseño de subestación 220/30 kV DE 50 MVA
(2024) Pozo Gómez, María del Carmen; Riquelme Santos, Jesús Manuel; Serrano-González, Javier; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Eléctrica
Este trabajo presenta el diseño y análisis de una subestación eléctrica tipo elevadora de 220/30 kV, ubicada en Moneva, Zaragoza, cuya función principal es evacuar la energía generada por un parque fotovoltaico de 41,1 MW a la red. La subestación se conecta mediante una línea aérea de 220 kV a un apoyo existente de la línea entre las subestaciones Las Majas VII D y Muniesa Promotores, con dos posiciones de línea (entrada y salida). Para ello, la estructura de este Trabajo Fin de Máster se organiza en tres grandes bloques. En el Capítulo 1: Memoria, se describe la configuración de la subestación y los equipos seleccionados, detallando los sistemas principales que componen la subestación, como el sistema de servicios auxiliares, la red de tierras, control y protección, entre otros. En el Capítulo 2: Cálculos, se abordan los cálculos de los principales estudios que sirven para justificar las selecciones detalladas en el capítulo anterior, todos ellos siguiendo la normativa vigente aplicable en cada caso. Por último, en el Capítulo 3: Planos, se presenta el esquema unifilar de la subestación, así como planos básicos de planta y secciones.
Simulación y evaluación tecno-económica de diseños de megaplantas de desalación por ósmosis inversa
(2024) Cano Díaz, Álvaro; García Rodríguez, Lourdes; Montes Sánchez, Jesús; Universidad de Sevilla. Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones
La desalación de agua de mar es actualmente una de las principales soluciones a la escasez de agua, debido fundamentalmente al gran crecimiento demográfico y a la problemática del cambio climático. Esta solución es, al mismo tiempo, un gran reto ingenieril que se nos presenta, ya que se trata de una tecnología que presenta grandes ventajas, pero también muestra desventajas con amplio rango de mejora, como lo son alto coste energético asociado o el tratamiento de la salmuera resultante. En una búsqueda continua de optimización energética, se presenta este trabajo que tiene como objetivo el análisis y estudio, tanto técnico como económico, de una planta de desalación de agua de mar de gran capacidad. En este caso de estudio, la capacidad será de 1 millón de m3/día, y la optimización a realizar recaerá sobre los bastidores de ósmosis. Para el análisis de la mejor solución, se han simulado distintos modelos en el software Wave de Dupont, con la composición de agua del mar Mediterráneo. Durante las simulaciones, se ha buscado conocer las configuraciones válidas, tanto cualitativa como hidráulicamente, para posteriormente volver a simularlas en el software de Energy Recovery, de recuperadores de presión. Por último, se han comparado opciones comerciales de bombas de alimentación y circulación, y tras la elección de la mejor bomba disponible, se ha realizado un análisis económico tanto en costes energéticos como en costes de inversión para cada caso de estudio. Este comparativo, unido a un posterior análisis con otras membranas de desalación, han hecho posible establecer unos escenarios óptimos. Como conclusión, se puede decir que para diseñar y optimizar un bastidor de ósmosis es fundamental una correcta selección de la membrana, con objeto de alcanzar los parámetros de calidad sin un mayor requerimiento de presión. Igualmente, una adecuada elección de la bomba de alimentación se antoja necesario, ya que ésta aporta la gran parte de los consumos energéticos de la planta.
Diseño e implantación de un sistema de generación eléctrica renovable con almacenamiento en el Palacio de Congresos de Sevilla
(2024) Baños Gallego, Carlos; Guerrero Delgado, María del Carmen; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
El proyecto se centra en la mejora de una instalación de paneles fotovoltaicos ya existente en un edificio público que cuenta con una capacidad de generación de 300 kWp. La mejora propuesta como definitiva se basa en añadir baterías de almacenamiento, con el objetivo de optimizar el aprovechamiento de la energía generada y asegurar un suministro más eficiente y continuo, especialmente en momentos en los que la generación solar no es suficiente para cubrir la demanda. Para el diseño de esta mejora, se han justificado todos los cálculos necesarios, que incluyen un análisis exhaustivo del consumo energético del edificio. Este análisis permite comprender las necesidades de energía y, a partir de ahí, definir la capacidad de almacenamiento ideal que se necesita para cubrir los picos de demanda y reducir la dependencia de la red eléctrica. Además, el proyecto incluye un estudio detallado de los modelos y de los sistemas de sujeción de cada uno de los módulos solares, teniendo en cuenta las características de las diversas cubiertas de los edificios que componen el complejo. Esto asegura que la instalación sea estable, segura y eficiente, adaptándose a las especificaciones estructurales y técnicas del lugar. Finalmente, se evalúan distintas opciones de mejora, centrándose en las baterías de almacenamiento convencionales. Este enfoque se debe a factores específicos, que son explicados en el proyecto. El análisis de las alternativas considera aspectos como el coste, la capacidad de almacenamiento, la eficiencia energética, la facilidad de instalación y mantenimiento, y el impacto en el funcionamiento general del sistema.
Estudio de Modificado del Proyecto de Construcción Nueva EDAR Aglomeración de Puerto Real (Cádiz)
(2024) Tébar Adorna, Álvaro; Vilches Arenas, Luis Francisco; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
El presente documento pretende mostrar, en el ámbito de la contratación de obras públicas y desde el punto de vista de la empresa adjudicataria en servicio del promotor, el proceso de estudio del proyecto de construcción de una planta de tratamiento de aguas residuales previo a su ejecución, con el fin de resolver deficiencias propias de la fase de elaboración, incorporar mejoras al mismo y preparar la ejecución de una EDAR solvente, operativa y adaptada a las exigencias ambientales de la actualidad. El consecuente estudio de modificado para conformar un Trabajo de Fin de Máster que aquí se desarrolla, cuenta con tres características marcadas. En primer lugar, dados la extensión y el grado de detalle, el documento tiene carácter de anteproyecto o estudio, en el estricto ejercicio de comprobar, corroborar o definir correcciones, soluciones y mejoras del proyecto original. Por otra parte, la naturaleza del estudio y del modificado en sí es claramente industrial, en los ámbitos de la ingeniería hidráulica, de proceso (tratamiento de aguas) y de instalaciones. No se recogen en detalle cambios propios de la obra civil ni de la obra eléctrica, aunque sí se trata de estos dos grupos todo aquello que se ve afectado por los cambios de los tipos anteriores. Por último, la EDAR Puerto Real UTE y la Junta de Andalucía acuerdan a principios de 2023 la elaboración de un modificado del proyecto de construcción. Por tanto, se debe recalcar que el presente trabajo tiene en gran parte un valor ficticio y en muchas razones difiere de la realidad, tanto en número de modificaciones como en el alcance de estas. Este documento no tiene vinculación alguna con el acordado por las citadas partes, más allá de compartir horas de trabajo de un servidor y la ayuda de sus compañeros.
Creación de un sistema de gestión de almacén con Excel y Python para la línea de ensamblaje del vehículo Scoobic Biocargo
(2024) Maresca Bustos, Ángel; Crespo Márquez, Adolfo; Universidad de Sevilla. Departamento de Organización Industrial y Gestión de Empresas I
En este trabajo se desarrolla la creación de un sistema de gestión de almacén de piezas para la instalación de una línea de producción de un nuevo vehículo de la compañía Scoobic. Scoobic es una empresa sevillana dedicada al diseño y creación de vehículos eléctricos de reparto de última milla. La pregunta a la que se responde a lo largo del proyecto es ¿cómo se gestiona un almacén desde 0?, en los primeros capítulos comentaremos el estado del arte y discutiremos acerca de las distintas estrategias posibles en la industria de cara al almacenaje. Posteriormente se presentará la empresa para ponernos un poco más en contexto y conocer donde se ha estado trabajando durante todos estos meses. A continuación se explicará el funcionamiento de la línea de ensamblaje para la cuál vamos a gestionar el almacén para entender así las necesidades de almacenaje. Describiremos también la infraestructura de la que se dispone, tamaño del almacén, útiles y máquinas de las que se utilizarán, y analizaremos las decisiones tomadas a la hora de escoger material de almacenaje, tipos de cajas… Posteriormente se desarrollará el itinerario que se ha seguido para llevar a cabo la gestión del almacén. Este itinerario pasa por un análisis detallado de la BOM (Bill of Materials) para gestionar el almacenaje de las piezas destinadas a la creación del vehículo, utilizando programación en Excel para clasificar y estimar la ocupación del almacén. Se explicará el desarrollo de un algoritmo en Python para asignar ubicaciones y la creación de una GUI en Excel para visualizar las soluciones de almacenaje y llevar un control del almacén. Se comentarán también los problemas que se fueron encontrando con la llegada de los primeros lotes de piezas, y cómo se ajustará la planificación e implementará un sistema de control de inventario en Excel, en preparación para la futura incorporación de un ERP profesional. Este capítulo permitirá comprender como se ha llevado a cabo la gestión efectiva del almacén en la fase inicial del proyecto. Por último, se comentarán problemas encontrados y posibles soluciones propuestas.
Aplicación al área metropolitana de Huelva de una metodología para la optimización del problema de recogida de residuos orgánicos urbanos.
(2024) Hernández Martín, Guillermo; Molina Gómez, José Carlos; Universidad de Sevilla. Departamento de Organización Industrial y Gestión de Empresas I
La Directiva (UE) 2018/851 del Parlamento Europeo y del Consejo fija la obligatoriedad de la recogida selectiva de biorresiduos o materia orgánica biodegradable para antes del 31 de diciembre de 2023 por parte de los ayuntamientos. Por este motivo, las autoridades municipales requieren la implantación de nuevos contenedores para la recogida selectiva. Dichos contenedores, de color marrón, se sumarán a los contenedores existentes para vidrio, papel y cartón, y envases ligeros. El objeto del presente estudio es la aplicación de una metodología para la optimización de la recogida de biorresiduos sólidos urbanos, particularizándolo en la ciudad de Huelva. El problema consiste en escoger la ubicación de los nuevos contenedores y el posterior diseño de las rutas de recogida. Se ha detallado la caracterización de la ciudad, densidad de población, datos de empresas líderes en el sector, y multitud de datos más con el fin de obtener resultados afines a la realidad. La metodología implementada en este trabajo, persigue mejorar los estudios realizados por empresas del sector, proporcionando un valor añadido en términos de sostenibilidad, al aportar soluciones óptimas y objetivas, que permitan la toma de decisiones sujetas a unas restricciones que pueden ser adaptadas a cada tipología de municipio. Para poder llevar a cabo todo lo anterior, se han utilizado modelos de programación lineal como herramienta de investigación. En primer lugar, se ha realizado una revisión del estado del arte del problema para poder basar científicamente los modelos de programación lineal de este trabajo final de master. A continuación, se ha desarrollado la metodología basándose en dos problemas diferentes, para los que se han desarrollado modelos de programación lineal. El primer problema se basa en un problema de localización de contenedores, que es definido como un problema multiobjetivo que considera conjuntamente la minimización del número de localizaciones y la distancia máxima a los distritos definidos. El segundo problema consiste en el posterior diseño del trazado de la ruta de los vehículos de recogida. Para el primer problema, con el fin de dar un mejor servicio a la ciudadanía, se pretende minimizar el número de localizaciones escogidas para la instalación de contenedores, a la vez que se minimiza la máxima distancia recorrida por los ciudadanos a éstos. Aplicado al caso de estudio en la ciudad de Huelva, se resuelve este problema multiobjetivo exponiendo varios escenarios para poder justificar las mejores soluciones. Para el segundo problema, el diseño de las rutas de recogida tendrá en cuenta las características del vehículo y la carga con el fin de reducir el consumo total de carburante. Finalmente se obtendrán todas las rutas de los diferentes escenarios planteados, obteniendo los costes de explotación y realizando un análisis económico financiero donde se justifique una solución de manera óptima, que evalúe el consumo de combustible, calidad del servicio prestado al ciudadano y gasto por las administraciones públicas para la adjudicación de ese servicio.
Estado del arte de sistemas de control basados en inteligencia artificial aplicados a sistemas energéticos
(2024) Serrano Madrona, Carmen Pilar; Pino Lucena, Francisco Javier; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
Como consecuencia de la transición energética actual, se persigue optimizar el rendimiento de los distintos sistemas energéticos. Para ello, al margen de los sistemas de optimización tradicionales, el uso de técnicas de Inteligencia Artificial permite mejorar la eficiencia energética de estos, gracias a su capacidad de aprender y procesar grandes conjuntos de datos para encontrar soluciones a problemas complejos en tiempo real. De esta forma, y a lo largo del presente trabajo, se presentan los principales sistemas energéticos de acuerdo a su relevancia en la transición energética y posterior aplicación de la Inteligencia Artificial, a saber; sistemas de energías renovables, sistemas de almacenamiento de energía, sistemas de climatización y sistemas de redes inteligentes, esta última por su relación y relevancia con las dos primeras. A continuación, se hará un repaso sobre la Inteligencia Artificial, incluyendo sus principales componentes, técnicas y ramas. Una vez expuestas estas dos secciones, se combinarán ambas para así presentar las principales técnicas de Inteligencia Artificial empleadas para gestionar y controlar dichos sistemas energéticos. Así, se expondrá el tipo de técnica empleada, sus principales aplicaciones a día de hoy y los siguientes pasos de acuerdo al punto de investigación en el que se encuentran.
Modelado 3D de un cubo de Rubik mediante Geometría Descriptiva Computacional. Aplicación al análisis e implementación de varios algoritmos de resolución.
(2024) Rey Álvaro, Ignacio; Prado-Velasco, Manuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Gráfica
Este Trabajo Fin de Máster se centrará en el diseño de un modelo de un cubo de Rubik mediante modelado 3D. Empleando para ello dos metodologías distintas, el Diseño Asistido por Ordenador y la Geometría Descriptiva Computacional. Con ello se pretenderá analizar el enfoque que tienen cada una de ellas con el objeto de ver sus aplicaciones prácticas. En una introducción se presentarán dichas metodologías exponiendo en que están basadas, así como sus campos de aplicación más comunes y posibles limitaciones que puedan presentar y sus puntos fuertes. Una vez introducido el contexto del TFM, se llevará a cabo el desarrollo del modelo del cubo de Rubik en las dos metodologías. En ambos modelos se explicará cómo se llevaron a cabo de forma detallada. Una vez los modelos están desarrollados se abrirá paso a una discusión de resultados, en dicho capítulo se hablará de forma más profunda sobre las metodologías de modelado usando como referencia el cubo de Rubik. Con esto se buscará dar una idea más clara sobre las capacidades de cada una de las herramientas de modelado usadas. Finalmente, se concluirá con una conclusión donde se hablará de una manera más general sobre ambas herramientas con un enfoque hacia el mundo profesional donde estas puedan tener un impacto.
Modelado matemático y estudio de la producción de un campo de colectores fotovoltaicos
(2024) Moreno Delgado, Jorge; Gallego Len, Antonio Javier; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática
Con este Trabajo de Fin de Máster se pretende realizar un modelado matemático de un campo fotovoltaico con el objetivo de analizar cómo la distribución de estos paneles y el uso de Seguidores del Punto de Máxima Potencia (MPPT) afectan a la eficiencia del campo fotovoltaico. Un aspecto crítico de este trabajo será la evaluación del impacto de las sombras, un factor que reduce significativamente la producción de energía. El modelado del campo fotovoltaico permitirá la simulación de diferentes configuraciones y estrategias de unión de paneles fotovoltaicos, analizando el comportamiento bajo distintas condiciones de temperatura y radiación. Se realizará el análisis de cómo los MPPTs maximizan la producción de energía ajustando de manera continua los valores de voltaje e intensidad con la finalidad de obtener la máxima potencia disponible. Además de analizar las pérdidas de eficiencia generadas por las sombras y se propondrán soluciones para minimizar estos efectos adversos. Se pretende una compresión del funcionamiento de los módulos fotovoltaicos en escenarios realistas, buscando contribuir al desarrollo de campos fotovoltaicos capaces de mantener un rendimiento óptimo en condiciones ambientales variables.
Creación de un dataset de señales de tráfico y clasificación mediante redes neuronales artificiales
(2024) Perozo Torrents, Miguel; Garrido Satué, Manuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática
Este trabajo tiene como pilares fundamentales la creación de una base de datos de imágenes de señales de tráfico y la clasificación de estas señales a través del análisis de diferentes arquitecturas de redes neuronales convolucionales. Se han probado cuatro arquitecturas: una CNN Simple, una CNN Estándar, ResNet-50 y VGG19. Por último, se ha creado una pequeña interfaz gráfica de usuario que simula el comportamiento de un HUD (Head-Up Display) de un coche. Las redes neuronales convolucionales son un tipo de red que se especializa en la detección y reconocimiento de objetos dentro de imágenes, procesamiento de audio y voz. La principal diferencia respecto a las redes neuronales normales es que estas utilizan una serie de operaciones de convolución en sus capas ocultas. La base de datos ha sido elaborada desde cero, tomando recortes de frames de videos grabados en carreteras españolas en los que aparecían señales de tráfico. La base de datos posee varios niveles de preprocesamiento que permiten establecer una estandarización de los datos para luego alimentar a las diferentes arquitecturas. Dentro de la preparación se destacan técnicas y métodos como las transformaciones geométricas, cambios de perspectivas, eliminación de ruido y etiquetado normalizado de los datos. El resultado final es un conjunto de 15 clases diferentes de señales de tráfico españolas. Una vez creada la base de datos, se procede a dividirla en tres conjuntos diferentes: conjunto de entrenamiento, conjunto de validación y conjunto de prueba. Se realiza un reprocesado de los datos, normalizando el tamaño de las imágenes y estandarizando la entrada para el entrenamiento de las arquitecturas. Luego se procede al entrenamiento de las cuatro arquitecturas antes mencionadas para la clasificación de las señales de tráfico y su posterior análisis. Para ello, se ha hecho uso de diferentes métricas, como la matriz de confusión, la exactitud y el sesgo, que permiten establecer un criterio objetivo entre los resultados obtenidos para discernir cuál de las arquitecturas tiene una mejor respuesta ante la tarea de clasificación. Tras el análisis, se concluye que la mejor arquitectura es la ResNet-50, por lo tanto, esta es la que se utiliza para la implementación dentro de la interfaz gráfica de usuario. Esta aplicación posee una ventana principal que se divide en dos partes. La parte superior utiliza un video en la carretera nunca antes visto que simula lo que vería el coche en todo momento. La parte inferior es la recreación del HUD, en el que se van incorporando las señales de tráfico detectadas durante el procesamiento del video. Este trabajo demuestra la efectividad del uso de redes neuronales convolucionales en la clasificación de señales de tráfico, destacando especialmente la arquitectura ResNet-50 por su superior rendimiento. La creación de una base de datos personalizada y exhaustivamente preprocesada ha sido fundamental para entrenar y evaluar diferentes arquitecturas de redes neuronales. Además, la implementación de una interfaz gráfica de usuario que simula un HUD muestra una aplicación práctica y directa de estos avances en el campo de la inteligencia artificial. Esto no solo subraya el potencial de las redes neuronales convolucionales en la mejora de la seguridad vial, sino también su capacidad para integrarse en sistemas de asistencia al conductor, brindando una solución innovadora y eficiente.
Design and Development of a New ISOLDE Beam Dump
(2024) Martín Ruiz, José María; Navarro Robles, Alfredo; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Mecánica y de Fabricación
La instalación ISOLDE del CERN está equipada actualmente con dos bloques de hierro no refrigerados que actúan como vertederos de haces. Fueron instalados en 1991 y actualmente operan fuera de los parámetros para los que fueron originalmente diseñados. Para garantizar la fiabilidad y la seguridad de la instalación durante los próximos años, se ha realizado un estudio para evaluar el comportamiento de los dispositivos actuales, así como la posibilidad de intercambiar los vertederos de haces de ISOLDE por nuevos modelos durante durante la Parada Prolongada 3 del CERN. La consolidación también permitiría la compatibilidad con el aumento de energía asociado al PS Booster 2.0 GeV y la actualización de intensidad que se está debatiendo actualmente. Para evaluar el comportamiento de los dispositivos actuales, se ha realizado un modelo de elementos finitos de los vertederos de haces. Los resultados del estudio de elementos finitos se han comparado con las mediciones de sensores de temperatura colocados en los vertederos de haces, y se han ajustado los parametros del modelo de elementos finitos para que reflejen mejor el comportamiento medido. Adicionalmente se ha utilizado el modelo de elementos finitos para simular el comportamiento de los vertederos de haces con energías e intensidades más altas, lo cual ha permitido establecer límites racionales para la operación de ISOLDE desde el punto de vista de los vertederos de haces. Asimismo se propone un nuevo modelo de vertedero de haces que sería compatible con la operación de ISOLDE durante el futuro a medio plazo de la instalación. La propuesta es compatible con todas las restricciones necesarias y se ha hecho un modelo de elementos finitos para evaluar que su comportamiento termo-mecánico sea el adecuado.
Proyecto de implantación de nave industrial y estudio de localización mediante SIG
(2024) Artiles Castro, Joaquín; Amaro Mellado, José Lázaro; Castillo García, Manuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Gráfica
Hoy en día, con la economía en constante crecimiento se realizan muchos tipos de proyectos y licitaciones, a los que los ingenieros industriales pueden optar a realizar este tipo de trabajos ya que tienen atribuciones profesionales para ello. El presente proyecto tiene como objetivo estudiar la viabilidad de implantación y la localización idónea de un edificio industrial para un uso de una gran superficie comercial, diseñar y proyectar este edificio industrial realizando el diseño, el cálculo, los planos y la presupuestación de este edificio abarcando el diseño de la estructura como las distintas instalaciones que nos encontramos en un edificio industrial de este tipo, estas son la instalación eléctrica, contra incendios, ventilación y climatización, iluminación, saneamiento, fontanería y se proyecta además un centro de transformación de abonado. Para el completo desarrollo del proyecto se utilizan distintos programas usados diariamente por profesionales para el completo desarrollo de este tipo de proyectos, estos programas serían el CYPE, DIALUX y AutoCAD, también para el estudio de la localización idónea se utiliza el programa QGIS.

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