Performance Analysis of Composite Thermoelectric Generators

Composite thermoelectric generators (CTEGs) are thermoelectric systems composed of different modules arranged under various thermal and electrical configurations (series and/or parallel). The interest for CTEGs stems from the possibility to improve device performance by optimization of configuration and working conditions. Actual modeling of CTEGs rests on a detailed understanding of the nonequilibrium thermodynamic processes at the heart of coupled transport and thermoelectric conversion. In this chapter, we provide an overview of the linear out-of-equilibrium thermodynamics of the electron gas, which serves as the working fluid in CTEGs. The force‐flux formalism yields phenomenological linear, coupled equations at the macroscopic level, which describe the behavior of CTEGs under different configurations. The relevant equivalent quantities—figure of merit, efficiency, and output power—are formulated and calculated for two different configurations. Our results show, that system performance in each of these configurations is influenced by combination of different materials and their ordering, that is, position in the arrangement structure. The primary objective of our study is to contribute new design guidelines for development of composite thermoelectric devices that combine different materials, taking advantage of the performance of each in proper temperature range and type of configuration

Efecto de los intercambiadores de calor en la potencia máxima de generadores termoeléctricos

La conductancia térmica de contacto que existe entre los intercambiadores de calor y la superficie de un dispositivo termoeléctrico es un factor que afecta a la máxima potencia eléctrica de este último. Específicamente, el efecto antes mencionado ha sido poco estudiado en generadores termoeléctricos segmentados. El presente trabajo muestra un método con el cual es posible modelar a un módulo termoeléctrico compuesto de dos segmentos y realizar cálculos de la máxima potencia eléctrica que puede producir el sistema; tomando en cuenta la conductancia térmica de contacto y la combinación de los materiales de los segmentos que componen al módulo. El estudio se hizo partiendo del modelado del sistema físico, se platearon las cantidades termoeléctricas que intervienen en los cálculos para posteriormente formular las ecuaciones que gobiernan la física del problema; las cuales fueron sometidas a variaciones en función de la conductancia térmica de contacto y lograr determinar las condiciones que favorecen a la máxima potencia eléctrica. El principal aporte de este trabajo es la aplicación de la formulación de cantidades equivalentes para el análisis del rendimiento de un módulo termoeléctrico segmentado y la forma en que es afectado por imperfecciones en su estructura como el contacto entre su superficie y los intercambiadores de calor.La conductancia térmica de contacto que existe entre los intercambiadores de calor y la superficie de un dispositivo termoeléctrico es un factor que afecta a la máxima potencia eléctrica de este último. Específicamente, el efecto antes mencionado ha sido poco estudiado en generadores termoeléctricos segmentados. El presente trabajo muestra un método con el cual es posible modelar a un módulo termoeléctrico compuesto de dos segmentos y realizar cálculos de la máxima potencia eléctrica que puede producir el sistema; tomando en cuenta la conductancia térmica de contacto y la combinación de los materiales de los segmentos que componen al módulo. El estudio se hizo partiendo del modelado del sistema físico, se platearon las cantidades termoeléctricas que intervienen en los cálculos para posteriormente formular las ecuaciones que gobiernan la física del problema; las cuales fueron sometidas a variaciones en función de la conductancia térmica de contacto y lograr determinar las condiciones que favorecen a la máxima potencia eléctrica. El principal aporte de este trabajo es la aplicación de la formulación de cantidades equivalentes para el análisis del rendimiento de un módulo termoeléctrico segmentado y la forma en que es afectado por imperfecciones en su estructura como el contacto entre su superficie y los intercambiadores de calor

Análisis del rendimiento de TEG´s utilizando una teoría de circuitos térmicos y eléctricos

En este trabajo se muestra el estudio de dos sistemas compuestos por dos módulos termoeléctricos, uno en serie y otro en paralelo, nosotros mostramos cálculos de la potencia eléctrica; para estos resultados se ha aplicado una teoría de circuitos térmicos y eléctricos. Se da a conocer la física y el desarrollo matemático para obtener cantidades importantes como la termopotencia, la resistencia eléctrica, la conductancia térmica y la figura de mérito de estas configuraciones. Realizamos un estudio de la potencia eléctrica y analizamos su comportamiento como función del cociente de resistencia eléctrica interna y la resistencia eléctrica de carga de cada módulo, bajo la condición de que cada módulo está echo de un material distinto al otro; nuestros resultados muestran que la conexión térmica y eléctrica en paralelo entrega una potencia eléctrica mayor que la de módulos conectados térmicamente y eléctricamente en serie.Palabra(s) Clave(s): coeficiente Seebeck, figura de mérito, generador termoeléctrico, potencia eléctrica entregada

Thermodynamic Analysis of Thermoelectric Legs with Different Geometric Parameters

The design of thermocouple legs is the central theme of this chapter, the methodology of reduced variables is shown, which allows the designer to obtain the dimensions of the geometric parameters, specifically the cross-sectional areas transversal An, Ap and length of the legs ln=lp. The main quantities used within this scheme calculation method are the reduced current density U, the thermoelectric potential Φ, and the thermal conductivity κ. Subsequently, the performance of the designed thermocouple is analyzed through the electrical power produced when the system is connected to an electrical resistance load. In this step, the condition of the dependence of thermoelectric properties on temperature is used. The results show specific values of the cross-sectional areas in which the maximum power value occurs. Although the main method has the advantage that it uses minimal computing and software requirements, a spreadsheet may be sufficient for the calculations. It is also important to mention that in addition to calculating the dimensional parameters, the technique allows the generation and evaluation of various designs for the same temperature range

Maximum Power of Thermally and Electrically Coupled Thermoelectric Generators

In a recent work, we have reported a study on the figure of merit of a thermoelectric system composed by thermoelectric generators connected electrically and thermally in different configurations. In this work, we are interested in analyzing the output power delivered by a thermoelectric system for different arrays of thermoelectric materials in each configuration. Our study shows the impact of the array of thermoelectric materials in the output power of the composite system. We evaluate numerically the corresponding maximum output power for each configuration and determine the optimum array and configuration for maximum power. We compare our results with other recently reported studies

Experiencia de la adaptación de prácticas experimentales de física en la transición de modalidad presencial a modalidad a distancia durante la pandemia COVID-19

This paper exposes the achievements obtained, as well as the difficulties of adapting the experimental classes of the Physics for Engineering subject during the transition from face-to-face academic activities to distance academic activities, during the COVID-19 pandemic. A survey was prepared with the aim of learning about the difficulties presented by Industrial Automation and Control Engineering (IACI) students at the Polytechnic University of the Gulf of Mexico (UPGM) at the beginning of the pandemic. The results of the survey served to make an adaptation of the experimental activities that allowed sharing, beyond the virtual; the content of the subject and contribute to the educational community with a proposal for the design and implementation of significant teaching-learning strategies for possible scenarios that may arise in the future; through the development of experiments characterized by: the use of homemade and recycling materials and compliance with the objectives of the units of the course plan.El presente trabajo expone los logros obtenidos, así como las dificultades de la adaptación de las clases experimentales de la asignatura de Física para Ingeniería durante la transición de actividades académicas presenciales a actividades académicas a distancia, durante la pandemia por COVID-19. Se elaboró una encuesta con el objetivo de conocer las dificultades que presentaban los estudiantes de Ingeniería en Automatización y Control Industrial (IACI) de la Universidad politécnica del Golfo de México (UPGM) al inicio de la pandemia. Los resultados de la encuesta sirvieron para hacer una adecuación de las actividades experimentales que permitiera llevar, más allá de lo virtual; los conocimientos de la asignatura y contribuir a la comunidad educativa con una propuesta de diseño e implementación de estrategias de enseñanza-aprendizaje significativos para posibles escenarios que puedan surgir en un futuro; por medio del desarrollo de experimentos caracterizados por: el uso material casero y de reciclaje y el cumplimiento con los objetivos de las unidades del plan de la asignatura

Análisis del Impuesto a la Salida de Divisas durante el periodo 2008–2022

The objective of this study was to analyze the different stages of implementation and reform of the Foreign Exchange Exit Tax (ISD) in Ecuador during the period between 2008 and 2022. The research methodology adopted combines an exhaustive documentary review with a mixed approach that It integrates quantitative and qualitative elements within the framework of descriptive and explanatory research. The results of the study reveal that ISD collection is made up mostly of declarations of transfers abroad, while declarations of payments from abroad and foreign exchange outflows in exports represent a much smaller percentage. Furthermore, it is evident that the ISD has not managed to stop capital flight, and its impact on foreign direct investment is limited. Political and tax instability in Ecuador is pointed out as one of the causes of this situation. In conclusion, the capital outflow tax has generated diverse opinions regarding its impact on the Ecuadorian economy. While some defend its benefits in terms of protecting the local economy and financial stability, others argue that it could discourage foreign investment and affect the country's international competitiveness. The implementation and reform of the ISD in Ecuador is a complex issue that continues to be the subject of debate and analysis. Keywords: ISD, exports, tax, PBI, foreign exchange, foreign investment.El presente estudio tuvo como objetivo analizar las diferentes etapas de implementación y reforma del Impuesto a la Salida de Divisas (ISD) en Ecuador durante el período comprendido entre 2008 y 2022. La metodología de investigación adoptada combina una revisión documental exhaustiva con un enfoque mixto que integra elementos cuantitativos y cualitativos en el marco de una investigación descriptiva y explicativa. Los resultados del estudio revelan que la recaudación del ISD se compone en su mayoría de declaraciones de transferencias al exterior, mientras que las declaraciones de pagos desde el exterior y las salidas de divisas en exportaciones representan un porcentaje mucho menor. Además, se evidencia que el ISD no ha logrado detener la fuga de capitales, y su impacto en la inversión extranjera directa es limitado. La inestabilidad política y tributaria en Ecuador se señala como una de las causas de esta situación. En conclusión, el impuesto a la salida de capitales ha generado opiniones diversas en cuanto a su incidencia en la economía ecuatoriana. Mientras algunos defienden sus beneficios en términos de protección de la economía local y estabilidad financiera, otros argumentan que podría desincentivar la inversión extranjera y afectar la competitividad internacional del país. La implementación y reforma del ISD en Ecuador es un tema complejo que sigue siendo objeto de debate y análisis. Palabras claves: ISD, exportaciones, impuesto, PIB, divisas, inversión extranjera. ABSTRACT The objective of this study was to analyze the different stages of implementation and reform of the Foreign Exchange Exit Tax (ISD) in Ecuador during the period between 2008 and 2022. The research methodology adopted combines an exhaustive documentary review with a mixed approach that It integrates quantitative and qualitative elements within the framework of descriptive and explanatory research. The results of the study reveal that ISD collection is made up mostly of declarations of transfers abroad, while declarations of payments from abroad and foreign exchange outflows in exports represent a much smaller percentage. Furthermore, it is evident that the ISD has not managed to stop capital flight, and its impact on foreign direct investment is limited. Political and tax instability in Ecuador is pointed out as one of the causes of this situation. In conclusion, the capital outflow tax has generated diverse opinions regarding its impact on the Ecuadorian economy. While some defend its benefits in terms of protecting the local economy and financial stability, others argue that it could discourage foreign investment and affect the country's international competitiveness. The implementation and reform of the ISD in Ecuador is a complex issue that continues to be the subject of debate and analysis. Keywords: ISD, exports, tax, PBI, foreign exchange, foreign investment. Información del manuscrito:Fecha de recepción: 05 de julio de 2023.Fecha de aceptación: 20 de septiembre de 2023.Fecha de publicación: 16 de octubre de 2023

Implementación del taller “Universitarios Rumbo al 2030 con ????ego Serious Play” a estudiantes de la carrera de Ingeniería en Automatización y Control Industrial de la UPGM

The objective of this work is to show the importance and perception of the students of the Industrial Automation and Control Engineering Educational Program of the UPGM, about the realization of workshops as a complement to the subjects completed during their career in order to develop skills necessary for the transition to the labor market. A survey of 7 multiple-choice questions was carried out in Google Forms, in order to know the opinion of the students about the workshop they took, if they feel that it will serve them for their professional life and if they would like to continue taking workshops that complement their professional development.  In the analysis of the results of the survey applied to the students who participated in the workshop “University Students Heading to 2030 with Lego Serious Play”, it can be observed that the students find in the workshops a complement for the development of skills that are required to enter the job market.  Most of the students agreed that the more important learning is related to the life and career plan, which was the objective of the course, however several students mentioned other competencies achieved.  The results show that the students feel motivated with this type of workshops and what they liked most was the ease of expressing their ideas and thoughts. Therefore, they would like to have the opportunity to participate in other workshops in which they can continue acquiring and reinforcing their skills.El objetivo de este trabajo es mostrar la importancia y percepción de los estudiantes del Programa Educativo de Ingeniería en Automatización y Control Industrial (IACI), de la Universidad Politécnica del Golfo de México (UPGM), sobre la realización de talleres como complemento a las materias cursadas durante su carrera con la finalidad de desarrollar competencias necesarias para la transición al mercado laboral. Se realizó una encuesta de 7 preguntas de opción múltiple, en Google Forms, con la finalidad de conocer la opinión de los alumnos sobre el taller que tomaron, si sienten que les servirá para su vida profesional y si les gustaría seguir tomando talleres que complementen su desarrollo profesional.   En el análisis de los resultados de la encuesta aplicada a los estudiantes que participaron en el taller “Universitarios Rumbo al 2030 con Lego Serious Play”, se puede observar que los estudiantes encuentran en los talleres un complemento para el desarrollo de las competencias que se requieren para ingresar al mercado laboral. La mayoría coincidió en que el aprendizaje más significativo está relacionado con el plan de vida y carrera, que era el objetivo del curso, sin embargo varios estudiantes mencionaron otras competencias logradas. Los resultados muestran que los estudiantes se sienten motivados con este tipo de talleres y lo que más les gustó fue la facilidad de expresar sus ideas y pensamientos. Por lo cual les gustaría tener la oportunidad de participar en otros talleres en los que puedan seguir adquiriendo y reforzando sus competencias

Measurement of the cosmic ray spectrum above 4×10184{\times}10^{18} eV using inclined events detected with the Pierre Auger Observatory

A measurement of the cosmic-ray spectrum for energies exceeding $4{\times}10^{18}$ eV is presented, which is based on the analysis of showers with zenith angles greater than $60^{\circ}$ detected with the Pierre Auger Observatory between 1 January 2004 and 31 December 2013. The measured spectrum confirms a flux suppression at the highest energies. Above $5.3{\times}10^{18}$ eV, the "ankle", the flux can be described by a power law $E^{-\gamma}$ with index $\gamma=2.70 \pm 0.02 \,\text{(stat)} \pm 0.1\,\text{(sys)}$ followed by a smooth suppression region. For the energy ($E_\text{s}$) at which the spectral flux has fallen to one-half of its extrapolated value in the absence of suppression, we find $E_\text{s}=(5.12\pm0.25\,\text{(stat)}^{+1.0}_{-1.2}\,\text{(sys)}){\times}10^{19}$ eV.Comment: Replaced with published version. Added journal reference and DO