Reducció d’emissions de gasos d’efecte hivernacle en l’explotació de les depuradores d’aigües residuals

El professor de l’EUSS Dr. Ignasi Santín acaba de publicar un article al llibre d’actes del 26th International Conference on System Theory, Control and Computing (ICSTCC), titulat “Complementary Control Actions for Greenhouse Gas Emissions Reduction in Wastewater Treatment Plant Operation”. Aquest treball ha estat fruit de la col·laboració amb investigadors del Departament de Telecomunicació i d’Enginyeria de Sistemes de la Universitat Autònoma de Barcelona, i la Facultad de Ingeniería de Costa Rica.

Les depuradores són necessàries per millorar la qualitat de les aigües residuals abans de ser abocades al medi receptor, però tenen l’inconvenient de generar emissions d’òxid nitrós durant el tractament biològic, que és un potent gas d’efecte hivernacle (GEH). Aquest és un greu inconvenient, ja que la reducció de les emissions de gasos d’efecte hivernacle per causes antròpiques és un dels principals reptes a afrontar en referència als efectes del canvi climàtic.

Figura 1. ACC que combina Qa fixa i regulada amb el controlador “fuzzy” proposat, depenent de Tas.

En aquest article s’examina una manera potencial de reduir les emissions d’òxid nitrós reduint l’oxigen dissolt als nivells mínims. Per aconseguir aquest objectiu, en aquest treball es proposa utilitzar el cabal de recirculació interna del tractament biològic. Es tracta d’una variable manipulada força oblidada que, com s’ha pogut mostrar, pot tenir efectes secundaris potencials per complementar les accions de control ja existents. Per tant, aquesta regulació addicional s’afegeix a una estratègia de control habitual a les depuradores d’aigües residuals, que aconsegueix resultats satisfactoris en qualitat de l’aigua i en costos d’explotació però amb elevades emissions d’òxid nitrós. El model de simulació de referència núm. 2 Gas (BSM2G) s’utilitza com a escenari de treball, que inclou les dues vies principals d’emissió d’òxid nitrós: la desnitrificació heteròtrofa i la desnitrificació de bacteris oxidants d’amoníac.

Publicació a la revista: “Avances de Investigación en Educación Matemática”

El professor de l’EUSS Dr. Ignasi Florensa, acaba de publicar un article a la revista Avances de Investigación en Educación Matemática, titulat “Contribuciones de los recorridos de estudio e investigación en la universidad: el caso de la formación del profesorado”.

Aquest treball ha estat fruit de la investigació en col·laboració amb les doctores Berta Barquero i Marianna Bosch de la Universitat de Barcelona.

Exemples de tècniques utilitzades pels estudiants: model basat en la regla de tres (esquerra) o models geomètrics-aritmètics (dreta).

En aquest treball s’analitza la implementació de propostes de formació en l’àmbit universitari que promouen un canvi de paradigma pedagògic. En el marc de la teoria antropològica del didàctic s’han dissenyat recorreguts d’estudi i investigació com dispositius d’ensenyament en la transició entre paradigmes. Concretament, s’estudia l’adaptació d’aquests REI al cas de la formació del professorat del grau de mestre de primària i infantil.

Publicació a la revista: IEEE Transactions on Power Electronics

El Dr. Àngel Borrell professor de l’EUSS, acaba de publicar un nou article de recerca a la revista IEEE Transactions on Power Electronics titulat: “Collaborative Voltage Unbalance Compensation in Islanded AC Microgrids with Grid-Forming Inverters”. Aquest treball ha estat una col·laboració de l’EUSS amb els Departaments d’Electrònica i de Control Automàtic de la UPC.

La presència de càrregues desequilibrades en els sistemes d’alimentació crea desequilibris de tensió que pertorben el funcionament de càrregues sensibles com motors d’inducció, convertidors d’electrònica de potència i variadors de velocitat.

(A) Migrocrid rid illada AC genèrica amb càrrega desequilibrada en el node k, i (B) Integració de control VUC en l’esquema de control de potència existent.

En aquest article es presenta un nou esquema de control que aconsegueix un equilibri de tensió precís a qualsevol node d’una microxarxa de corrent alterna illada amb una integració perfecta amb el control jeràrquic existent de la microxarxa. S’adopta una arquitectura mestre-esclau per a la compensació del desequilibri a causa dels seus baixos requisits de trànsit de xarxa i la seva concepció modular. La compensació de desequilibri segueix un principi de col·laboració on les injeccions de corrent es calculen en funció de la capacitat de corrent de cada inversor, evitant així la tensió de sobreintensitat de la compensació de desequilibri per un únic inversor. El treball presenta l’anàlisi d’estabilitat i les directrius de disseny dels paràmetres de control. El rendiment de la proposta de control s’ha provat amb èxit en una microxarxa de laboratori. Es presenten els resultats experimentals seleccionats.

Publicació a la revista Energy Science & Engineering: anàlisi de l’ús d’energia del tràfic transitori

El professor de l’EUSS, Dr. Ulises Diego-Ayala acaba de publicar un article de recerca a la revista Energy Science & Engineering titulat “Transient traffic energy‐use analysis employing video‐tracking and microscopic modeling techniques: A case study using electric and combustion engine vehicles”. Aquest treball ha estat una col·laboració de l’EUSS amb l’Instituto de Ciencias de la Atmósfera y Cambio Climático i la Facultat d’ Arquitectura de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

En aquest treball es proposa un mètode per determinar l’ús d’energia i les emissions en trànsit transitori dels vehicles. Funciona a una escala de temps microscòpica d’1 segon, capturant dinàmiques crítiques de “parada i arrancada” del vehicle en un entorn computacional controlat i repetible. Això permet la definició d’una funció de sensibilitat que vincula l’ús d’energia amb el flux de trànsit, proporcionant un paràmetre de comparació addicional. Per obtenir les dades dinàmiques, crucials per a la implementació i validació del modelatge de trànsit transitori, s’utilitza una tècnica de seguiment de vídeo per superar les deficiències de les dades del velocímetre i del GPS. Aquest enfocament permet observar i reproduir l’escena de trànsit.

Una vegada que el sistema conté dinàmiques precises, es pot implementar per a escenaris de trànsit com ara interseccions, zones escolars o futurs projectes de carreteres. Qualsevol tecnologia vehicular simulada es pot incorporar a l’anàlisi. Es va implementar un estudi de cas utilitzant 1.000 vehicles elèctrics i amb motor de combustió que interactuaven amb camions, autobusos i motocicletes, mentre es monitoraven sistemes de vehicles individuals. Aquests inclouen el tren de propulsió i la frenada regenerativa per aconseguir l’ús d’energia i les emissions. Els vehicles elèctrics no només van ser més eficients, sinó també menys sensibles a l’acumulació de trànsit que els motors de combustió.

Les tècniques que es presenten en aquest article presten al disseny i avaluació tecnològics i permeten provar sistemes de vehicles reals per a la planificació energètica i de trànsit sostenible.

(A) Fluxe d’informació proposada i (B) procés de validació del model de tràfic microscòpic basat en agents.

Publicació al Journal of Chemistry Education: REI en Química sobre la qualitat de l’aigua

Els doctors, Miquel Àngel Amer, Carles Luque i la Dra. Elena Bartolomé acaben de publicar un article de recerca a la revista, Journal of Chemical Education titulat “Study and Research Path for Learning General Chemistry: Analyzing the Quality of Drinking Water”.

En aquest treball s’ha investigat l’ús de la metodologia REI (Recorregut d’Estudi i Investigació) per a l’aprenentatge de la Química general, una assignatura que sovint es troba al pla d’estudis de primer any de moltes titulacions tècniques. 

En els darrers anys els REIs han sorgit com una metodologia molt interessant basada en la recerca I l’estudi de projectes pràctics. En el REI, la cerca d’una resposta a una pregunta generatriu proposada a la classe (Q0) deriva en un esquema arborescent de preguntes i respostes, que es resumeixen en un mapa Q−A.

Exemple de mapa Q-A mapa derivat de la subpregunta Q03- “Quin és el pH de l’aigua de l’aixeta de la teva Ciutat?”

En el cas d’estudi del present treball, es va dissenyar, implementar i analitzar un REI específic per l’assignatura de Química del Grau d’Enginyeria impartit a l’EUSS. La pregunta generatriu del REI, va ser “Quina és la qualitat de l’aigua de l’aixeta a la teva ciutat?”. Aquesta pregunta va portar a l’alumnat a familiaritzar-se amb els estàndards i aprendre diferents tècniques d’anàlisi químiques per determinar els paràmetres de qualitat de l’aigua (com ara la duresa, el pH, el residu sec, la concentració de sulfats i clorurs).

Diferents activitats d’estudi i investigació durant el REI de Química impartit a l’EUSS el curs 2020-2021: (a) Presentació d’una subpregunta generatriu i dibuix del mapa Q-A mapa general en la pissarra (b) discussió entre membres del grup (c) determinació dels clorurs (d) mesura del pH (e) discussió entre professorat i l’alumnat (f) presentació oral dels mapes Q-A i discussió.

Els resultats de la primera edició del REI en Química mostren que aquesta metodologia va ser molt enriquidora per a l’aprenentatge de l’assignatura, va ampliar resultats en una ampliació dels recursos d’aprenentatge respecte al curs tradicional. El disseny específic del REI va ajudar a superar els problemes didàctics identificats en l’organització anterior, mitjançant la integració dels continguts teòrics i experimentals, millorant les competències de treball en el laboratori de l’alumnat.

El REI va donar-li un “sentit” al curs, augmentant així la motivació. Tant l’alumnat com el professorat es van adaptar fàcilment al nou format d’instrucció.

Els resultats d’aquest treball obren noves oportunitats per a l’aplicació dels REIs en altres cursos de Química.