FCEIA - Escuela de Ingeniería Eléctrica

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Examinando FCEIA - Escuela de Ingeniería Eléctrica por Autor "Frattini, Paulo"

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    ÍtemAcceso Abierto
    Análisis e investigación acerca de la implementación de celdas de combustibles en el sector eléctrico
    (2023-06-26) Cabrera, Sebastián; Frattini, Paulo; Frattini
    Durante el desarrollo del presente documento se cubren los conceptos que abarcan desde los principios de funcionamiento en cada tipo particular de celda, con las ecuaciones termodinámicas más relevantes que describen su comportamiento, pasando por las características constructivas para luego ya centrarse en un análisis de manera específica con modelos varios que permitan emular el comportamiento. Se presentan los diferentes modelos matemáticos que se utilizan en la industria para la representación de la celda, considerando que simplificaciones realizan y dentro de que rango de condiciones permiten obtener una simulación. En cuanto a los sistemas de celdas, se presentan las configuraciones tanto eléctricas como químicas, más utilizadas hoy en día, con una descripción de su funcionamiento. Como parte del análisis se recogió tres modelos para una SOFC, el genérico simplificado, el genérico detallado y el electroquímico, incluyendo las correlaciones termodinámicas, que permite la simulación de la dinámica electroquímica de la celda. Para la validación de estos modelos, se parte de las ecuaciones características y los fenómenos que describen, y se van ajustando a distintos escenarios que involucran variaciones en las condiciones de temperatura de operación y de las presiones, tanto del combustible como del oxidante. Luego, se presentan una comparativa de los costos de las diferentes tecnologías de generación con relación a las celdas de combustibles. Finalmente, se presenta las aplicaciones en sistemas eléctricos. Se realiza un análisis de los modelos de conexión y control en su funcionamiento interconectado a la red, esto es, bajo condicionales normales y ante distintos tipos de fallas. Por último, se detallan ejemplos de proyectos instalados y que actualmente se encuentra en funcionamiento.
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    ÍtemAcceso Abierto
    Optimización del cálculo de la disponibilidad horaria de potencia a centrales térmicas, considerando el impacto de la temperatura
    (2024) Romiti, Juan Manuel; Frattini, Paulo; Bechara , Juan Carlos
    Este proyecto surge como respuesta al siguiente inconveniente: Debido a que la potencia disponible es una magnitud que, a diferencia de la energía generada, no puede medirse directamente, el valor físico horario a reconocer a un generador debe pasar por un control que contemple las declaraciones que realiza el agente y, además, información estadística y operativa que se cuenta en las bases de datos de CAMMESA. Tal potencia disponible es utilizada para la previsión del despacho y para determinar los valores de reserva con que se cuentan en la operación real. Además, los valores horarios de potencia disponible son empleados para remunerar a los agentes generadores durante las transacciones comerciales. El rendimiento de los generadores térmicos está condicionado por la temperatura ambiente. La energía generada es directamente proporcional a la masa de aire que ingresa en el proceso de combustión. Para un mismo volumen de aire, la masa entrante, por efecto de la densidad, resulta inversamente proporcional a la temperatura. Por otro lado, en condiciones de altas temperaturas, la eficiencia de los sistemas de enfriamiento se ve comprometida, dificultando la disipación del calor generado durante el proceso de combustión. También puede provocar sobrecalentamiento en los componentes, afectando la eficiencia operativa y reduciendo la capacidad de producción de energía. Las temperaturas extremas generan mayor expansión térmica en los materiales, incrementando la fricción y el desgaste, lo que puede impactar la vida útil del equipo. Tal es asi que, en los controles diarios y mensuales realizados por el Control de la Operación, se ha evidenciado una disminución en el rendimiento de una porción relevante de los generadores térmicos durante las horas de máximo requerimiento térmico, seguido de un aumento o recuperación en el rendimiento a medida que las temperaturas disminuyen. Esta situación es verificable cuando la máquina genera a carga plena, pero resulta complejo determinarla cuando la máquina está disponible, fuera de servicio o generando incompleta. Es usual que los días de mayor demanda, las centrales se soliciten en servicio a carga plena en las horas de mayor temperatura y bajen carga o se pidan salir de servicio en las horas de baja demanda o menor requerimiento térmico. Teniendo en cuenta que el procedimiento vigente emplea un valor mensual de temperatura media histórica para efectuar el control por temperatura, los parámetros ajustados permanecen constantes cuando las centrales no operan a plena carga, lo que podría no considerar el incremento en el rendimiento durante las horas posteriores al pico de demanda. Esta observación, sumada a las reiteradas consultas efectuadas por los agentes, motivó la optimización del método actual, integrando criterios que contemplen la variación del rendimiento en función de las condiciones ambientales reales y horarias. El presente proyecto tiene como propósito analizar los efectos de las condiciones climáticas en la potencia despachada de los agentes generadores, con el objetivo de desarrollar un ajuste de potencia disponible que considere la operación real y, además, los efectos de las condiciones de sitio, independientemente del estado operativo de las centrales. La finalidad es disminuir el margen de error asociado al ajuste de la potencia disponible con el procedimiento actual. Además, obtener un método de determinación de la disponibilidad horaria de potencia más ajustada a la realidad.