Contribution to the characterization of emerging photovoltaics technologies in Lima-Peru

This Doctoral Thesis contributed to forming a new photovoltaic (PV) laboratory in Lima-Peru, by developing an outdoor characterization system for PV modules. This system enables performance studies of different PV technologies under outdoor conditions. The new laboratory is the first of its kind in Peru due to its appropriate instrumentation for various PV performance research. This system was installed in the outdoor-PV laboratory of the Physics section (12◦2′S, 77◦1′W) at the Pontifical Catholic University of Peru (PUCP) in collaboration with the IDEA research group of the University of Jaén (UJA) in Spain. Seven PV modules of different technologies, and instruments are currently installed to measure environmental conditions. This system measures the current-voltage (I-V) curve of each PV module at five-minute intervals and simultaneously measures module temperature and irradiance. Additionally, the solar spectrum and environmental conditions are measured. With these experimental data, it is possible to carry out characterization and performance studies of PV modules or systems. The system started working in March 2019 and continues to work automatically to date. Three types of PV technologies began to be characterized: Aluminum Back Surface Field (Al- BSF), Hetero-junction with Intrinsic Thin-Layer (HIT), and Amorphous/micro-crystalline silicon tandem (a-Si/μc-Si). Four additional technologies were installed in 2020: Interdigitated Back Contact (IBC), Passivated Emitter Rear Totally Diffused (PERT), Amorphous Silicon (a- Si), and Copper Indium Gallium Selenide (CIGS). The first part describes the characterization system composed of an I-V curve tracer, a multiplexing system, and environmental sensors. PV modules, measuring instruments, sensors, components for circuit boards, and connection diagrams are listed. The automated control section describes the architecture of the software developed in LabVIEW for measurement, visualization, and data storage. In the second part, an analysis of the data extracted from the I-V curves is made, mainly in the maximum power point. For this, a methodology was developed to calibrate the PV modules outdoors. Simple methods such as Osterwald and Constant Fill Factor (FFk) were used to model the maximum power of HIT, Al-BSF, and tandem a-Si/μc-Si, for a year (May 2019 – April 2020). Next, the energy conversion efficiency is analyzed using the Performance Ratio (PR) in the following PV technologies: HIT, Al-BSF, tandem a-Si/μc-Si, IBC, PERT, a-Si, and CIGS for another year (March 2020 – February 2022). In the third part, an experimental study of the solar spectrum was carried out during one year (March 2019 – February 2020). The spectrum was characterized by the Average Photon Energy (APE). It was found that the yearly APE for the study period was 1.923 eV, indicating that the spectrum in Lima has a blue shift with respect to the AM1.5G standard spectrum. Additionally, the variation of the monthly APE during the year is negligible. Then, a theoretical evaluation of the Mismatch Factor (MM) and spectral gain was made for the spectral response (SR) of seven PV technologies: a-Si, Perovskite, CdTe, two CIGS with different SRs, multi-Si, and mono-Si. In the part of conclusions and future works, the objectives achieved and the current state of the research laboratory with the new systems and instruments installed are summarized. Finally, in the appendixes there is more detailed additional information on the circuits, algorithms, and mathematical arrangements that were necessary for the development of the thesis.Esta Tesis Doctoral contribuyó a desarrollar un nuevo laboratorio fotovoltaico (FV) en la ciudad de Lima-Perú, mediante la implementación de un sistema de caracterización para módulos FV. Este sistema permite realizar estudios de rendimiento de diferentes tecnologías FV en condiciones exteriores. Este nuevo laboratorio es el primero de su tipo en Perú debido a su instrumentación especializada para diversas investigaciones de rendimiento FV. Este sistema fue instalado en el laboratorio de FV en los exteriores de la sección de Física (12◦2′S, 77◦1′O) de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP), en colaboración con el grupo de investigación IDEA de la Universidad de Jaén (UJA) de España. Actualmente se encuentran instalados siete módulos FV de diferentes tecnologías e instrumentos para medir las condiciones ambientales. Este sistema mide la curva de corriente-voltaje (I-V) de cada módulo FV a intervalos de cinco minutos y mide simultáneamente la temperatura del módulo FV, la irradiancia, el espectro solar y las condiciones ambientales. Con estos datos experimentales, es posible realizar estudios de caracterización y rendimiento de módulos o sistemas FV. El sistema comenzó a funcionar en marzo de 2019 y continúa funcionando automatizadamente hasta la fecha. Se empezaron a caracterizar tres tipos de tecnologías FV: campo de superficie posterior de aluminio (del inglés Al-BSF, Aluminum Back Surface Field), heterounión con capa delgada intrínseca (del inglés HIT, Heterojunction with Intrinsic Thin-Layer) y tándem de silicio amorfo/microcristalino (del inglés a-Si/μc-Si, Amorphous/microcrystalline silicon tandem). En el 2020 se instalaron cuatro tecnologías adicionales: contacto posterior interdigitado (del inglés IBC, Interdigitated Back Contact), emisor pasivo totalmente difuso posterior (del inglés PERT, Passivated Emitter Rear Totally Diffused), silicio amorfo (del inglés a-Si, Amoriv phous Silicon), y seleniuro de cobre, indio, galio (del inglés CIGS, Copper Indium Gallium Selenide). En el segundo capítulo se describe el sistema de caracterización compuesto por un trazador de curvas corriente-voltaje (I-V), un sistema de multiplexado y los intrumentos/sensores ambientales. Se enumeran los módulos FV, instrumentos de medición, sensores, componentes para placas de circuitos y diagramas de conexión. En la subcapítulo acerca del control automatizado, se describe la arquitectura del software desarrollado en LabVIEW para la medición, visualización y almacenamiento de datos. En el tercer capítulo se realiza un análisis de los datos extraídos de las curvas I-V, principalmente en el punto de máxima potencia. Para ello, se desarrolló una metodología de calibración de módulos FV en exteriores. Se utilizaron métodos simples, como Osterwald y factor de llenado constante (del inglés FFk, fill factor constant), para modelar la potencia máxima del HIT, Al-BSF y tándem a-Si/μc-Si, durante tres meses (mayo 2019 - abril 2020). A continuación, se analiza la eficiencia de conversión de energía utilizando el coeficiente de rendimiento (del inglés PR, performance ratio) en las siguientes tecnologías FV: HIT, Al-BSF, tándem a-Si/μc-Si, IBC, PERT, a-Si y CIGS por dos años (marzo 2020 – febrero 2022). En el cuarto capítulo se realiza un estudio experimental del espectro solar durante un año (marzo 2019 – febrero 2020). El espectro se caracterizó por la energía fotónica promedio (del inglés APE, average photon energy). Se encontró que el APE anual para el periodo de estudio fue de 1.923 eV, lo que indicó que el espectro en Lima tiene un corrimiento hacia el azul con respecto al espectro estándar AM1.5G. Adicionalmente, la variación del APE mensual durante el año es despreciable. Luego, se realizó una evaluación teórica del factor de desajuste espectral (del inglés MM, espectral mismatch factor) y la ganancia espectral para la respuesta espectral (del inglés SR, spectral response) de siete tecnologías fotovoltaicas: a-Si, Perovskita, CdTe (del inglés, cadmium telluride), dos CIGS con diferentes SR, multi-Si (del inglés, multicrystalline silicon) y mono-Si (del inglés, monocrystalline silicon). En las conclusiones y trabajos futuros, se resumen los objetivos conseguidos y el estado actual del laboratorio de investigación con los nuevos sistemas e instrumentos instalados. Finalmente, en los anexos se encuentra información adicional y mas detallada de los circuitos, algoritmos, y arreglos matemáticos que fueron necesarios para el desarrollo de la tesis

Análisis de confiabilidad en columnas de puentes vehiculares de concreto reforzado utilizando redes Bayesianas no paramétricas: ejemplo de aplicación

Tesis de Maestría por Artículo Especializado.En la industria de los puentes, las tendencias actuales del tráfico han aumentado la probabilidad de tener la presencia simultánea de cargas vivas extremas y eventos sísmicos. Hasta la fecha, su interacción concurrente apenas ha sido estudiada sistemáticamente. Los estudios predominantes han investigado la existencia aislada de cargas vivas o acciones sísmicas. Se ha propuesto una Red Bayesiana no paramétrica (BN) dirigida a evaluar la probabilidad condicional de falla para una columna de un puente de concreto reforzado, sujeto simultáneamente a las acciones mencionadas anteriormente. Partiendo de datos reales de una estructura ubicada en el Estado de México, se desarrolló un modelo de simulación de Monte Carlo. Esto llevó a la construcción de una BN con 17 variables. El conjunto de variables incluidas en el modelo se puede clasificar en tres grupos: cargas activas, resistencias de los materiales y elementos mecánicos de la estructura. Es posible recopilar información in situ (por ejemplo, datos de peso en movimiento y mediciones de martillo Schmidt), que pueden incluirse en la red, lo que lleva a una probabilidad actualizada de falla. Además, este marco también sirve como una herramienta cuantitativa para la evaluación de la confiabilidad de columnas de puentes. Los resultados del modelo teórico confirmaron que la probabilidad de falla de la columna puente estaba dentro del rango esperado e informado en la literatura. Esto refleja no solo la idoneidad de su diseño sino también la capacidad de la BN propuesta para el análisis de confiabilidad.UAEM 4322/2017/CI (Universidad Autónoma del Estado de México) CONACYT-CVU-784544 (Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología

THE DISPROPORTIONALITY OF AFRICAN AMERICAN CHILDREN IN THE CHILD WELFARE SYSTEM: A COMMUNITY PERSPECTIVE

African American communities have been subject to institutional and societal inequalities for much of our nation’s history. A review of the literature has shown that these families have unequal access to resources and opportunities, especially in the comparison to the rest of the population. These factors may contribute to African American children having higher rates of substantiated cases of abuse and neglect, as well as the amount of time that these children spend in the foster care system. A qualitative study was conducted in the form of focus groups. The study examined the African American community’s perspective of the child welfare system and the social workers they may have come in contact with in the scope of their possible child welfare experience. Common themes that emerged included a lack of understanding of both the system and services provided, a sense of mistrust between the community and government agencies, and the need for more resources specifically for the African American community. Proposed solutions to alleviate the disproportionality problems in child welfare included social workers teaming with families, mentorships between African Americans, and collaborations with other agencies

Control de calidad en el proceso de elaboración de yogur en la empresa Santa Julia Billiart en el municipio de Matagalpa en el primer semestre del año 2011

El control de calidad en la actualidad se une en la aplicación de esfuerzos y técnicas para mantener y mejorar la calidad en los productos y servicios; la calidad en los alimentos es un aspecto necesario para la seguridad en los consumidores y mantener una relación estrecha con los clientes. Como una técnica de calidad, la aplicación de Buenas Prácticas de Manufactura (BPM) en la producción de yogur, así como en cualquier otro producto alimenticio, reduce significativamente el riesgo de originar infecciones e intoxicaciones alimentarias a la población consumidora y contribuye a formar una imagen de calidad, reduciendo las posibilidades de pérdidas de producto al mantener un control preciso y continuo sobre las edificaciones, equipos, personal, materias primas y procesos. Las operaciones de limpieza y desinfección en el área de procesamiento son una base de mucha importancia para garantizar la inocuidad del producto final; una manera eficiente y segura de llevar a cabo las operaciones de saneamiento es la implementación de los Procedimientos Operativos Estandarizados de Saneamiento (POES). La empresa de elaboración de yogur, Santa Julia Billiart, se encuentra en un pequeño establecimiento al alcance de su presupuesto. En otras palabras, sus instalaciones difícilmente se adecuan a las recomendaciones de las BPM y POES, limitación que puede convertirse en un factor clave para el logro de la inocuidad de los productos. De ahí la importancia de que conozcan los requisitos mínimos que debe cumplir el establecimiento, para que lo vayan acondicionando progresivamente y puedan lograr el objetivo de la inocuidad, aunque los recursos sean limitado

Evaluation of Cotton Hybrids Between one Common Male-Sterile Line and eight Restorer Lines

A partir de cruzamientos interespecíficos se han obtenido híbridos de algodón altamente productivos. Para el presente estudio se evaluaron en 1983 ocho nuevas combinaciones interespecfficas. Tres variedades de polinización abierta (Acala 1517- 75, McNair 220 y Pima S-5) y el híbrido interespecífico NX-1 conformaron los tes tigos. La investigación 6e realizada en dos localidades cercanas a Las Cruces, New México (USA). Los ocho híbridos experimentales se derivaron del cruzamiento en- tres una línea androestéril (Gos piian Jzirwr«m), también madre de NX-1 (5-1E), y ocho Líneas restauradoras hermanas (G. barbadense) seleccionadas por propiedades de la fibra y características agronómicas superiores, en una población heterocigótica del padre NX-1 (E 1097 set g G.). Antes de producir los híbridos se formaron dos grupos de Lineas parentales: El grupo 1 comprendido líneas con longitudes de fibra (2.59o S.L.) significativamente mas largas. Mientras que el grupo 2 estuvo compuesto por líneas de fibra mes corta. Se rechaza la hipótesis de que la selección por longitud de fibra en las líneas parentales tiene efecto sobre el rendimiento de la F,. Las variedades de G. £/rsu/=n (Acala 1517-75 y McNair 220) presentaron mayor porcentaje de fibra y cápsulas mas grandes que los híbridos, pero éstos produjeron mayor no- mero de cápsuIas/m*. Los híbridos fueron más precoces en la producción de estructuras reproductivas que las variedades. Las diferencias entre las Iíneas parentales no fueron suficientes como para producir híbridos estadísticamente diferentes por longitud de fibra. La selección divergente por longitud de fibra tuvo un efecto in- directo sobre la resistencia y el "micronaire” de la fibra del híbrido.Economically important hybrid vigor resulting in higher lint yield has been found in some interespecific cotton hybrids. Eight new hybrids combinations, an interes- pecific hybrid check (NX-1), and three cultivara (Acala I 517-75, McNair 220, and Pima S-5) constituted the experimental material of this study. The research was conduc- ted at two locations, near Las Cruces (New Mexico). The eight experimental hybrids were derived from crosses between the cytoplasmic-genetic male sterile Cass)'piuin fi‹rswfu/n parent of NX-1 (5-1E), and eight G. barbaden restorer lines selected for su- perior agronomic and fiber properties from the bulked male parent of NX-1 (Strain E 1097 sel / G.). Before combining the hybrids, two groups of paternal lines were categorized on the base of their fiber lenght. Group 1 comprised those lines with significantly longer 2.596 span-lenght. Group 2 was composed by lines with shorter 2.5°4 span-lenght. The hypothesis that selection for 2.5% span-lenght in parental restorer lines has an effect on the yield potential of the Fj was reiected. The hy- brids were earlier in reproductive structures production than the open pollinated cul- tivars. Acala 1g17-75 and McNair 220 showed higher v8lues of lint percentage and bolt size than the hybrids, but these produced more bolts/m’ than the check cul- tivars. The differences among paternal G. horbadense lines were not sufficient to pro- duce interespecific hybrids significantly different in fiber lenght. Two way selections for 2.596 span lenght had an indirect effect on fiber strenght and "micronaire”.Algodón-Gossypium herbaceu

Variedades de algodón adaptadas a los sistemas productivos de Colombia: antecedentes y proyecciones

El artículo presenta los antecedentes y las proyecciones en el mejoramiento del algodonero en el país, a través de diferentes temas que incluyen los objetivos en el desarrollo de variedades, los antecedentes del mejoramiento genético, los principales métodos usados, los avances y enfoques recientes y las proyecciones de investigación en el campo

Producción de semilla básica de algodón

Effort carried out during obtainment a new cotton cultivar can be lost, at least if certain precautions are not taken into account to preserve genotype purity. A small amount of seed produced by cotton breeder constitutes the base for obtaining that amount of seed requered for commercial areas. The present article points out both methodologies to preservation of genetics purity and to increase foundation seed of a new cotton cultivar.El esfuerzo realizado durante Ia obtención de una nueva variedad de algodón puede perderse a menos que se tomen las precauciones para conservar Ia pureza genética del gerotipo mejorado. La pequeña cantidad de semilla producida por el fitogenetista constituye Ia base para alcanzar los volúmenes requeridos para las áreas comerciales. El presente artículo señala los procedimientos metodológicos para Ia preservación de Ia pureza genética y Ia multiplicación de Ia semilla básica de una variedad mejorada de algodón.Algodó

Experimental Investigation of Water Injection in an Oil-Free Co-rotating Scroll Machinery for Compressed Air Energy Storage

The high efficient isothermal reversible machine creates the opportunity to be used as a very efficient small-scale compressed air energy storage (CAES). This new type of CAES links the large-scale smart grid to the decentralized electricity production from renewable sources. In this article is presented an experimental study about a novel oil-free co-rotating scroll machine currently in a prototyping stage. This co-rotating scroll unit does not have a discharge check valve that gives it the possibility to operate as compressor and also in expander mode without any hardware modifications. The distinctive feature of this machine in comparison with an orbiting scroll machine is two mobile involutes working in synchronized co-rotation, one relative to another. The prototype was tested in two experimental test rigs (compressor and expander test rig mode) to determine the viability of the working principle, preliminary performance and also the effect of the water injection on the mechanical power and efficiencies. The experimental results demonstrate that the principle of co-rotating could operate without damage up to a rotational speed of 83.3 Hz in compressor mode (without lubrication). The maximum overall isentropic efficiency obtained from the experimentation in compressor and expander modes were 39 % and 32 %, respectively. The maximum compressor’s volumetric efficiency and expander’s filling factor were 45 % and 2, respectively. The water injection has a positive effect on the performance because it improves the polytropic coefficient and this in turn decreases/increases the power consumption/production of the unit

La Pizarra Digital Interactiva en la enseñanza de la Ingeniería

El presente trabajo muestra las experiencias obtenidas en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, México, sobre el uso de la Pizarra Digital Interactiva (PDI) para promover experiencias innovadoras de aprendizaje activo. Se estudiaron tres cursos, con un total de más de 300 estudiantes. Los resultados obtenidos muestran que alrededor del 70 % de la muestra de estudiantes considera muy positivo el uso de la PDI. Los resultados de las evaluaciones muestran que las actividades que más contribuyen al aprendizaje fueron las presentaciones interactivas, las simulaciones y los videos, en menor medida las preguntas. Se concluye que la PDI es bien aceptada por los estudiantes de ingeniería y contribuye al aprendizaje activo, dando preferencia a actividades visuales y participativas