Trabajos Fin de Máster
Permanent URI for this communityhttps://hdl.handle.net/10171/41138
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- Análisis Well-to-Wheel de hidrógeno verde y combustibles sintéticos para sistemas de movilidad.(Sevicio de Publicaciones. Universidad de Navarra, 2024-03) García-Arriaga, Javier; Gómez-Acebo, T. (Tomás)Este proyecto se ha realizado con el objetivo de tener una visión de la situación futura del hidrógeno verde y los combustibles sintéticos en sistemas de movilidad, más concretamente en la aviación, en el sector naval y en los vehículos terrestres, estos últimos divididos en vehículo ligero y vehículo pesado. Los sistemas de aviación y naval también se dividen en categorías para abarcar las diferentes opciones de dichos sectores. Para hacer el análisis no es suficiente con analizar los sistemas de movilidad, de hecho, estos solo son el apartado final de un proceso que va desde la generación de energía renovable, pasando por el proceso de electrólisis, el cual genera el hidrógeno verde, y pasando por un proceso de síntesis entre el hidrógeno y dióxido de carbono capturado con el que se logran distintos tipos de combustibles sintéticos. Todo este proceso, añadiendo la distribución del combustible, formar parte del llamado análisis Well-to-Tank, mientras que lo relacionado a los sistemas de movilidad consiste en el análisis Tank-to-Wheel. Solapando ambos análisis, se denomina a toda la elaboración como un análisis Well-to-Wheel. El análisis Well-to-Wheel permite hacer una comparación entre los diferentes combustibles sintéticos y el hidrógeno verde con relación a costes económicos y de eficiencia energética. Los costes de la electricidad renovable dependerán de la ubicación y de la tecnología renovable (solar fotovoltaica, parque híbrido entre solar y eólica o eólica marina). Los costes y eficiencia del proceso de electrólisis los marcarán el propio coste de la electricidad, necesaria para el proceso, y la tecnología del electrolizador, analizando los electrolizadores alcalino, PEM y SOEC. En cuanto a lo relacionado a la síntesis dependerá del propio proceso, diferenciado según el combustible que se desee producir, el coste de la captura del CO2 y todo lo heredado del proceso de electrólisis. Los costes y eficiencia de distribución dependen de las propiedades del combustible. En los sistemas de movilidad se hace un análisis comparativo entre las opciones viables o potencialmente viables de cada sistema, descartando las opciones que se consideran que no se pueden implantar. Todo este proceso analítico se hace en base a escenarios encontrados en la literatura. Unos escenarios son más optimistas que otros, por ello, los resultados obtenidos tratan de estimaciones, mostrando todo el abanico de posibilidades y en ningún momento queriendo realizar una predicción, manteniendo siempre como objetivo el ya mencionado de tener una visión de la posible situación futura de este mercado.
- Central híbrida flexible(Servicio de Publicaciones. Universidad de Navarra., 2023-01-20) Álvarez-Yáñez, P. (Paloma)La mayoría de fuentes de energía renovable se caracterizan por ser no gestionables. Los dos tipos renovables que componen este proyecto son la energía solar y la energía hidroeléctrica. La producción fotovoltaica es totalmente no gestionable ya que únicamente se produce cuando hay luz solar. Mientras que la hidroeléctrica, hasta cierto punto, se puede gestionar al tener el poder de decisión de cuando opera la turbina, siempre y cuando, el depósito aguas arriba lo permita. Este proyecto se plantea para dar solución a la falta de aprovechamiento del punto de conexión a la red eléctrica de la central hidroeléctrica en explotación, como consecuencia de que no siempre el depósito aguas arriba tiene el nivel suficiente para que la central opere de forma continua y de los precios actuales de la energía. Este desaprovechamiento se produce sobre todo en el estío, época de menores precipitaciones y, por tanto, de menor producción hidroeléctrica. Pero también en invierno, al no estar operando la central a plena carga de forma permanente. Como solución, el proyecto se basa en la instalación de un parque fotovoltaico en un emplazamiento próximo a la línea de conexión a la red de la central. Bien es cierto, que la energía solar, además de ser no gestionable, es intermitente. Por lo que, para dar solución a esta nueva problemática relacionada con la integración de este tipo de fuente de energía a la red, se instala un sistema de almacenamiento de baterías de ion-litio y un sistema de almacenamiento por hidrógeno. Estos sistemas de almacenamiento permitirían inyectar a la red la producción procedente de la fotovoltaica en el período del día que sea más rentable siempre que no haya conflicto con la evacuación de la energía producida por la central. Por otro lado, el hidrógeno tiene múltiples usos y no solamente se puede emplear como medio de almacenamiento de la energía. Una vez que esté presente el mercado del hidrógeno, si resultase más rentable que el mercado energético, el hidrógeno podría venderse como combustible para vehículos o para producir agua caliente sanitaria en residenciales. Por tanto, este proyecto no solo da solución a la problemática del desaprovechamiento del punto de conexión de la central hidroeléctrica, sino que también plantea una nueva forma de diversificación de negocio.
- Desarrollo de una herramienta parametrizable de cálculo de prestaciones de freno para trenes(Servicio de Publicaciones. Universidad de Navarra, 2022-12) Elosegui Capellán, A. (Ane)Este proyecto tiene como objetivo el desarrollo de una herramienta parametrizable de cálculo de prestaciones de freno para el building block de Propulsion and Braking de CAF. Inicialmente se presenta el funcionamiento y algunos conceptos del sistema de frenos, clasificando tipos de frenos y analizando la arquitectura del freno de servicio y del freno de emergencia, además de su comanda y activación. Después se presentan las bases físicas para cálculos de distribución de esfuerzos, los cálculos temporales y los cálculos del freno de estacionamiento, así como las fórmulas empleadas para ello. Se concretan cuatro formas de distribuciones de esfuerzos y los algoritmos y cálculos realizados para obtener los valores de fuerzas, deceleraciones, distancias, tiempos y energía disipada. A continuación, se describe la herramienta de cálculo, presentando primero el enfoque de la propia herramienta y detallando después cada una de las pestañas de cálculos. La memoria finaliza con las conclusiones obtenidas tras la realización del proyecto y con posibles mejoras e implementaciones en la herramienta.
- Diseño de dirección asistida para bicicleta(Servicio de publicaciones. Universidad de Navarra., 2022-04) Pérez-Pujol, J. (Javier)En el presente trabajo se va a realizar el diseño de un asistente de dirección para bicicleta. El proyecto se basa en una necesidad de aumentar la seguridad en el manejo de la bicicleta debido a su auge como medio de transporte con el consiguiente aumento en el número de accidentes. Se estudiarán una serie de alternativas de asistentes de dirección y finalmente se realizará el diseño de la solución adoptada. En primer lugar, se llevará a cabo un diseño empleando herramientas de CAD para, a continuación, realizar el correspondiente prototipado mediante impresión 3D. Se realizarán los cálculos correspondientes para dimensionar y seleccionar todos los componentes del sistema de dirección asistida propuesto, así como análisis de tensiones y deformaciones de las partes más críticas. Por último, se desarrollará una simulación del sistema de control del modelo y se realizará una evaluación del mismo, así como una propuesta de mejoras y futuros avances de este proyecto.
- Fostering sustainable, vibrant, and walkable communities through the amenity lens. Use Case: Kendall Square.(Servicio de Publicaciones, Universidad de Navarra., 2022) Barrenechea-Bachiller, P. (Pablo)En las próximas décadas se espera que se mantenga el ritmo del éxodo hacia las ciudades. Con una población en aumento en las áreas metropolitanas, la planificación urbana juega un papel fundamental para garantizar que las zonas urbanas tengan una escala humana y sean vibrantes y sostenibles. La expansión urbana ha impactado negativamente en la diversidad, densidad y proximidad de las comunidades, trinomio de atributos urbanos indispensable para fomentar la innovación. El grupo City Science (CS) del MIT Media Lab (ML) tiene como propósito evaluar estrategias que ayuden a desarrollar las comunidades habitables del futuro. Los distritos caminables se postulan como la intervención clave para lograr la simetría vida-trabajo. El objetivo de esta intervención es fomentar políticas que permitan que las personas puedan vivir en la misma comunidad en la que trabajan. Con este fin, es imprescindible que las personas que viven y trabajan en un barrio tengan acceso a las amenities cotidianas a una distancia caminable. Los distritos caminables tienen el potencial de mejorar las áreas urbanas y los distritos de negocios al acercar las amenities a los ciudadanos. Las amenities caminables son el elemento urbano clave que permite a las personas no viajar innecesariamente para disfrutar de las actividades que conforman su vida cotidiana, al mismo tiempo que se reduce el impacto ambiental y se fomenta la innovación. En el presente Proyecto Fin de Máster, se hace uso de técnicas de big data y machine learning para analizar, cuantificar y evaluar las amenities necesarias en un distrito en función del perfil socioeconómico de los residentes; con el fin de lograr la simetría vida-trabajo y así desarrollar una comunidad equilibrada, innovadora, vibrante y caminable.
- Dynamic Urban Planning: Scale to Measure Urban Resilience.(Servicio de Publicaciones. Universidad de Navarra., 2021-03-12) Bilbao-Pavón, J.M. (Juan María)Strategy has proven to be necessary in the development of the cities and new livable places. Mobility systems that connect cities, and different points within a city are facing now unprecedented challenges. That is the research line of the work performed at the City Science group (CS) at the MIT Media Lab from the Massachusetts lnstitute ofTechnology. lt develops technology to study new urban architecture models and explore new mobility rnodes. And in this same path walks this research: this vision for the future ot cities. The final goal is to build cities for people, and not for cars or buildings. Urban resilience has proven to be strongly related to a good urban development. Specifically, alter defining urban resilience. This study develops a reliable scale to measure urban resilience in comrnunities, cities, municipalities, counties, states, and countries. Based on 25 principies, divided in five categories of 5 indicators each, the scale rates from O to 10 each of those indicators, with the aim of finding and irnproving those that are the most needed. After developing this scale, which studies urban resilience for eac community governance, environrnental, econornic, infrastructural, and social aspects, the scale is validated and implemented. For that purpose, ope-source data is extracted from official sources. For this study, results are given for urban resilience in each of the 14 counties of Massachusetts. Finally, a simulation has been run using the Gama Platform, with a double aim: the calibration of the resilient indicators that have been previously developed; and the creation of a new CityScope module for the City Science group, in which this study will continue its developrnent as a future work.
- Producción de hidrógeno verde: comparativa de la viabilidad técnica y económica de energía eólica onshore y offshore.(Servicio de publicaciones. Universidad de Navarra, 2022-09) Cerezo-Araujo, F. J.(Fermín Juan)El hidrógeno verde o nuevo petróleo verde, que proviene de recursos casi infinitos como la electricidad de fuentes eólicas y solares, se convierte, desde ahora, en la respuesta sistemática al caos energético, en línea con el nuevo modelo energético mundial descarbonizado. Es la respuesta simple y evidente a las expectativas de muchos consumidores: una energía casi infinita, limpia, descarbonizada, sin residuos, disponible en todo momento, que se pueda producir en cualquier lugar en el que haya sol y/o viento y agua, que no dependa de los ciclos de las materias primas ni de los riesgos geopolíticos y que, muy pronto, alcanzará unos precios imbatibles. Sin embargo, a día de hoy, los precios de las tecnologías y de las infraestructuras necesarias para el óptimo funcionamiento de las plantas productoras de hidrógeno verde resultan muy elevados y en la mayoría de ocasiones dependientes de ayudas financieras externas. A consecuencia, el precio final del hidrógeno verde es demasiado costoso frente a su homónimo hidrógeno gris y por tanto no llega a ser competente. En este documento se ha diseñado y dimensionado una planta generadora de hidrógeno verde y estudiado la diferencia de dos alternativas de abastecimiento energético eólico: onshore y offshore. Conociendo los costes asociados a cada uno de los diferentes tipos de parques eólicos he estimado el precio de la electricidad resultante, así como el precio final del hidrógeno verde para un electrolizador de 2,15 MW. Por último, gracias a un análisis de sensibilidad realizado, se demuestran los principales responsables de los altos costes del hidrógeno verde, la importancia de las financiaciones externas y la diferencia con las economías de escala. Aspectos vitales para que en los próximos años el hidrógeno verde sea una realidad y eclosione como protagonista del mix energético mundial.
- Análisis Energético y Económico de una Estación de Servicio de Hidrógeno.(Servicio de Publicaciones. Universidad de Navarra., 2022-05-27) Griñan-Ciria, G.G. (Guillermo Gabriel)El proyecto se desarrolla en Tecnun, Escuela de Ingeniería de la Universidad de Navarra, dentro de la Cátedra de Transición Energética en colaboración con la Fundación Repsol. La Cátedra se centra en el hidrógeno como nuevo combustible para la movilidad sostenible como alternativa al uso de combustibles fósiles. El objetivo principal del proyecto es analizar el consumo energético y económico del proceso de abastecimiento de combustible del depósito de un vehículo en una estación de servicio de hidrógeno. Para ello, en primer lugar, se han estudiado las propiedades fisicoquímicas del hidrógeno. Seguidamente, se presenta hasta la actualidad el desarrollo de las estaciones de servicio de hidrógeno en España, Europa y en el resto del mundo. A continuación, se ha analizado el funcionamiento de las diferentes configuraciones actuales de hidrogeneras (compresión directa, compresión con acumulador y compresión en cascada), distinguiendo según el tipo de suministro (gasoductos, hidrógeno comprimido o hidrógeno criogénico) y la presión de dispensación (35 o 70 MPa). Posteriormente, se exponen las principales medidas de seguridad en las HRS. Para finalizar con la explicación de las HRS, se detallan los principales elementos de una hidrogenera (compresores, sistemas de almacenamiento y sistemas de refrigeración). Posteriormente, se ha realizado un modelo termodinámico en EES que obtiene el consumo energético de una estación de servicio de hidrógeno basado en el modelo HRSAM y HDRSAM realizados por ANL. Acto seguido, se plantean los escenarios más habituales en las HRS con unas condiciones de partida determinadas. Por último, se evalúan y comparan los resultados obtenidos por el modelo propuesto y el modelo HDRSAM. Finalmente, se realiza una estimación de costes de una HRS a grandes rasgos dependiendo del tipo de hidrogenera y su capacidad. Asimismo, se estima el coste de los principales elementos (compresor, tanque de almacenamiento, dispensador y sistema de refrigeración) en función del volumen de producción. Por último, se realiza una estimación del precio final del hidrógeno, teniendo en cuenta todos los costes de una HRS, en función de las economías de escala logradas con una mayor capacidad/utilización.
- High-power density electric motors for regional aircraft propulsion.(Servicio de Publicaciones. Universidad de Navarra, 2021-08-30) Alvarez-Santos, P. (Pablo); Satrústegui-de-Legarra, M. (Marco)This Master's thesis project aims, firstly, to evaluate the current state of the art in aeronautical propulsion technology using electric machines. Once the state of the art has been studied, a tool for the design and calculation of electric motors with superconducting windings is developed in order to present a pre-design that meets the established objectives. The analysis carried out on the state of the art will provide information on the design guidelines that have been taken in recent years, as well as the different projects and studies that are planned for the medium-term future. Thanks to this framework, geometric and performance requirements of the motor are defined together with the objectives to be met. In order to achieve this goal, a superconducting motor design module is implemented in Matlab and FEMM, which helps to develop the selected motor efficiently, rapidly and accurately. The IPED electric machine design tool is described, and the different stages in the calculation of the motor are explained in detail. Finally, the conclusions drawn from the different chapters are summarised, which will serve as a guideline for the continuation of the HIVOMOT project, in which this Master's thesis is framed.
- New features for Codex app.(Servicio de Publicaciones. Universidad de Navarra, 2021-04) Serrano-Martínez, M. (María)This project is set within the context of the Mentor research line, inside the project of the Codex app. Codex is an online learning tool developed at Tecnun, which aims to become a reference tool for both students and teachers to improve their learning and teaching experiences. This project develops some new features for the app, more precisely: a functionality for enabling live time events and some algorithms for data analysis.