Induction heating converter's design, control and modeling applied to continuous wire heating

Induction heating is a heating method for electrically conductive materials that takes advantage of the heat generated by the Eddy currents originated by means of a varying magnetic field. Since Michael Faraday discovered electromagnetic induction in 1831, this phenomena has been widely studied in many applications like transformers, motors or generators' design. At the turn of the 20th century, induction started to be studied as a heating method, leading to the construction of the first industrial induction melting equipment by the Electric Furnace Company in 1927. At first, the varying magnetic fields were obtained with spark-gap generators, vacuum-tube generators and low frequency motor-generator sets. With the emergence of reliable semiconductors in the late 1960's, motor-generators were replaced by solid-state converters for low frequency applications. With regard to the characterization of the inductor-workpiece system, the first models used to understand the load's behavior were based on analytical methods. These methods were useful to analyze the overall behavior of the load, but they were not accurate enough for a precise analysis and were limited to simple geometries. With the emergence of computers, numerical methods experienced a tremendous growth in the 1990's and started to be applied in the induction heating field. Nowadays, the development of commercial softwares that allow this type of analysis have started to make the use of numerical methods popular among research centers and enterprises. This type of softwares allow a great variety of complex analysis with high precision, consequently diminishing the trial and error process. The research realized in last decades, the increase in the utilization of numerical modeling and the appearance and improvement of semiconductor devices, with their corresponding cost reduction, have caused the spread of induction heating in many fields. Induction heating equipments can be found in many applications, since domestic cookers to high-power aluminum melting furnaces or automotive sealing equipments, and are becoming more and more popular thanks to their easy control, quick heating and the energy savings obtained. The present thesis focuses on the application of induction heating to wire heating. The wire heating is a continuous heating method in which the wire is continuously feeding the heating inductor. This heating method allows high production rates with reduced space requirements and is usually found in medium to high power industrial processes working 24 hours per day. The first chapters of this study introduce the induction heating phenomena, its modeling and the converters and tanks used. Afterwards, a multichannel converter for high-power and high-frequency applications is designed and implemented with the aim of providing modularity to the converter and reduce the designing time, the production cost and its maintenance. Moreover, this type of structure provides reliability to the system and enables low repairing times, which is an extremely interesting feature for 24 hours processes. Additionally, a software phase-locked loop for induction heating applications is designed and implemented to prove its flexibility and reliability. This type of control allows the use of the same hardware for different applications, which is attractive for the case of industrial applications. This phase-locked loop is afterwards used to design and implement a load-adaptative control that varies the references to have soft-switching according to load's variation, improving converter's performance. Finally, the modeling of a continuous induction wire hardening system is realized, solving the difficulty of considering the mutual influence between the thermal, electromagnetic and electric parameters. In this thesis, a continuous process is modeled and tested using numerical methods and considering converter's operation and influence in the process.Postprint (published version

Disseny i construcció d’un emulador de panells fotovoltaics basat en un convertidor d’alta freqüència

Als darrers anys l’industria fotovoltaica ha experimentat un gran creixement més enllà de les primeres aplicacions aeroespacials degut en gran mesura a l’augment del preu del petroli, la disminució del preu dels panells, la creixent preocupació pel canvi climàtic i el seu potencial per proveir d’electricitat en àrees rurals aïllades. Institucions públiques d’arreu del món estan promovent l’ús de sistemes fotovoltaics a través de polítiques que n’incentivin el seu ús, i companyies i laboratoris estan dedicant esforços a fer recerca en la millora dels sistemes. En aquest context, la demanda d’equips de mesura i bancs d’assajos que permetin testejar els diferents components dels sistemes fotovoltaics es presenta com una demanda creixent dels diversos centres de recerca en solar fotovoltaica. El present projecte consisteix en el disseny i construcció d’un emulador de panells fotovoltaics de 4,4 kW que emuli la corba intensitat-tensió característica de diversos panells fotovoltaics i permeti testejar sistemes fotovoltaics de producció d’energia en diferents condicions, de manera que es pugui comprovar l’eficiència dels mateixos i els seus sistemes de cerca del punt de màxima potència. Actualment la majoria dels sistemes que permeten realitzar aquest tests acostumen a ser mòduls fotovoltaics reals sotmesos a condicions reals d’irradiació o mòduls reals amb un sistema de llums regulable que emula el comportament del Sol, i en algun cas per potencies majors al kW s’utilitzen fonts de tensió programables en la majoria dels casos no construïdes específicament per aquest ús. El sistema que es proposa és un convertidor CA/CC de 4,4 kW basat en una estructura de full-bridge i transformador d’alta freqüència que permet realitzar proves a convertidors solars de fins a 4 kW. En una primera part del projecte s’ha realitzat un estudi previ per tal de determinar les especificacions que a de complir el convertidor, després s’ha realitzat un anàlisi de les diferents estructures de convertidors que les complien, posteriorment s’ha realitzat el disseny i construcció del mateix, i finalment s’han realitzat les proves i l’anàlisi econòmic i mediambiental del convertidor construït

FEM modeling of a continuous induction heating process of steel wire hardening

Hardening of steel wires requires heating the wires above their Curie temperature, temperature at which the material becomes nonmagnetic causing a sudden change in the load. This change affects to the induction heating converters and is difficult to be evaluated due to the complexity of the problem and the interdependence of the parameters. In this paper a continuous Post-Curie wire heating model using commercial FEM software is presented and evaluated for two cases.Preprin

La gestión de residuos en los municipios españoles: ¿Hay algo más que buenas intenciones tras la adhesión a la Agenda 21 Local?

Spain is one of the European countries with more municipalities adhering to the Local Agenda 21 (LA21). Environmental spending exerts a great influence on implementing LA21. But some authors raise doubts about the firm commitment of local governments to LA21 objectives. Thus, the main objective of this paper is to verify whether political commitment is backed up with action towards meeting the objectives of sustainable development by means of budgetary support for waste management policies. To accomplish this, we applied the Difference in Differences technique for the period 2002-2012 in the Spanish municipalities. Our initial results confirmed the original hypotheses and showed that local governments that adhered to LA21 were genuinely committed to achieving at least one LA21 goal and offering greater budgetary support for waste management. However, the sensitivity analysis revealed unexpectedly ambiguous evidence about the research question, in that we observed a great volatility of results depending on the sample and dependent variables chosenEspaña es uno de los países europeos con más municipios adheridos a la Agenda 21 Local (AL21). El gasto medioambiental ejerce una gran influencia en la implementación de la AL21. No obstante, algunos autores han planteado dudas sobre la existencia de un compromiso real por parte de los gobiernos locales con los objetivos de la AL21. Así pues, el principal objetivo de este trabajo es verificar la autenticidad del compromiso político hacia el cumplimiento de los objetivos de desarrollo sostenible por parte de las autoridades locales, reflejando dicho compromiso en el apoyo presupuestario a las políticas de gestión de residuos. Para llevar a cabo tal verificación aplicaremos la técnica conocida como Diferencia en diferencias sobre los datos presupuestarios de los municipios españoles durante el periodo 2002-2012. Los resultados inicialmente obtenidos confirmaron que los gobiernos locales adheridos a la AL21 están realmente comprometidos con al menos un objetivo de la AL21, el relativo a la gestión de residuos, y dicho compromiso se ve reflejado en un mayor apoyo presupuestario. No obstante, el análisis de sensibilidad puso de manifiesto la existencia de una inesperada y ambigua evidencia respecto a la pregunta de investigación. Se observa una notable volatilidad de los resultados dependiendo de la muestra y la variable dependiente elegidaFinancial support of the research project: 014-ABEL-CM- 2014A —Sustainable development as an innovation opportunity in management model of public organisations; evaluation and promotion of citizen participation towards sustainability; supported by a grant from Iceland, Liechtenstein and Norway through the EEA Financial Mechanism and operated by Universidad Complutense de Madrid; Call ABEL-CM-2014A of NILS Mobility Program for Science and Sustainabilit

A low cost DSP-based control method for high frequency parallel resonant current-fed inverters

Postprint (author's final draft

Municipal Services Within The Framework Of Local Agenda 21_A Comparison Between Norway And Spain

The objective of this paper is to compare Norwegian and Spanish municipalities regarding their commitment to environmental expenses and citizen participation within Local Agenda 21. Models estimated using the difference in differences methodology present positive and statistically significant impact of LA21 on municipal expenses in environmental programs. These positive results appear concentrated in Norwegian small towns and in the medium-sized and large Spanish municipalities.The objective of this paper is to compare Norwegian and Spanish municipalities regarding their commitment to environmental expenses and citizen participation within Local Agenda 21. Models estimated using the difference in differences methodology present positive and statistically significant impact of LA21 on municipal expenses in environmental programs. These positive results appear concentrated in Norwegian small towns and in the medium-sized and large Spanish municipalities.NILS Science and Sustainability (ES07

Programa de capacitación laboral en producción y emprendedurismo agroecológico en el Municipio de Estación Juárez Celman, Córdoba

En el marco de un acuerdo de cooperación entre INTA – Pro Huerta y el Municipio Estación Juárez Celman (EJC) se inicia una experiencia piloto en diciembre de 2014 con programas de entrenamientos laborales del Ministerio de Trabajo de la Nación. En el primer curso se capacitaron a 36 jóvenes con interés en iniciar un emprendimiento propio de producción agroecológica (alimentos frescos, conservas, panificación o pastas, lombri-compuestos, flores y jardinería, servicios, entre otros). Consta de: un curso teórico-práctico de 9 módulos; acceso a medios de producción en un Parque Escuela (parcela individual de 100 m2con riego, semillas e insumos, gallinas ponedoras, herramientas, invernadero y monte frutal); más un puesto de venta de la producción en la 1ª Feria Agroecológica de Córdoba y en la Feria de Artesanos y Productores de EJC. Se prevé continuar con un nuevo ciclo básico y con un 2º ciclo de valor agregado para aquellos que deseen vivir de este emprendimiento. La experiencia será replicable en otros municipios como una estrategia de ordenamiento territorial hacia la sustentabilidad de las ciudades.Eje: B5 Sistemas de conocimiento (Relatos de experiencias)Facultad de Ciencias Agrarias y Forestale

Programa de capacitación laboral en producción y emprendedurismo agroecológico en el Municipio de Estación Juárez Celman, Córdoba

En el marco de un acuerdo de cooperación entre INTA – Pro Huerta y el Municipio Estación Juárez Celman (EJC) se inicia una experiencia piloto en diciembre de 2014 con programas de entrenamientos laborales del Ministerio de Trabajo de la Nación. En el primer curso se capacitaron a 36 jóvenes con interés en iniciar un emprendimiento propio de producción agroecológica (alimentos frescos, conservas, panificación o pastas, lombri-compuestos, flores y jardinería, servicios, entre otros). Consta de: un curso teórico-práctico de 9 módulos; acceso a medios de producción en un Parque Escuela (parcela individual de 100 m2con riego, semillas e insumos, gallinas ponedoras, herramientas, invernadero y monte frutal); más un puesto de venta de la producción en la 1ª Feria Agroecológica de Córdoba y en la Feria de Artesanos y Productores de EJC. Se prevé continuar con un nuevo ciclo básico y con un 2º ciclo de valor agregado para aquellos que deseen vivir de este emprendimiento. La experiencia será replicable en otros municipios como una estrategia de ordenamiento territorial hacia la sustentabilidad de las ciudades.Eje: B5 Sistemas de conocimiento (Relatos de experiencias)Facultad de Ciencias Agrarias y Forestale

Televisión digital en 2010: El reto de la interoperabilidad

En este artículo se plantea la situación actual de despliegue de la televisión digital en España desde el punto de vista de la necesaria interoperabilidad que debe haber entre los eslabones de la cadena de valor en un mercado horizontal, con especial atención, por una parte, a la navegación y la presentación de la información de programación y, por otra, a la accesibilidad de las personas con discapacidad. Los patentes problemas de interoperabilidad existentes se han producido a pesar de la existencia de un completo conjunto de disposiciones legales y normas técnicas, lo que sugiere la necesidad además de laboratorios de interoperabilidad que supongan un punto de encuentro entre los actores del sector, con el apoyo de las administraciones públicas (Utray 2009: 211‐225

Programa de capacitación laboral en producción y emprendedurismo agroecológico en el municipio de Estación Juárez Celman, Córdoba

Trabajo presentado en el V Congreso Latinoamericano de Agroecología de América Latina. SOCLA. La Plata, Buenos Aires. 2015En el marco de un acuerdo de cooperación entre INTA Pro Huerta y el Municipio Estación Juárez Celman (EJC), se inicia una experiencia piloto en diciembre de 2014 con programas de entrenamientos laborales del Ministerio de Trabajo de la Nación. En el primer curso, se capacitaron a 36 jóvenes con interés en iniciar un emprendimiento propio de producción agroecológica (alimentos frescos, conservas, panificación o pastas, lombri-compuestos, flores y jardinería, servicios, entre otros). Consta de: un curso teórico-práctico de 9 módulos; acceso a medios de producción en un Parque Escuela (parcela individual de 100 m con riego, semillas e insumos, gallinas ponedoras, herramientas, invernadero y monte frutal); más un puesto de venta de la producción en la 1ª Feria Agroecológica de Córdoba y en la Feria de Artesanos y Productores de EJC. Se prevé continuar con un nuevo ciclo básico y con un 2 ciclo de valor agregado para aquellos que deseen vivir de este emprendimiento. La experiencia será replicable en otros municipios, como una estrategia de ordenamiento territorial hacia la sustentabilidad de las ciudadesFil: Giobellina, Beatriz. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Arquitectura, Urbanismo y diseño; ArgentinaFil: Aguirre, Guillermo. Ministerio de Agricultura, Ganadería y Pesca. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Programa Pro Huerta; ArgentinaFil: Álvarez, Martín. Ministerio de Agricultura, Ganadería y Pesca. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Programa Pro Huerta; ArgentinaFil: Garay, Cyntia. Ministerio de Agricultura, Ganadería y Pesca. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Programa Pro Huerta; ArgentinaFil: Prunotto, Miriam. Municipalidad de Estación Juárez Celman. Intendencia; ArgentinaFil: Mariani, Silvana. Ministerio de Agricultura, Ganadería y Pesca. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Programa Pro Huerta; ArgentinaFil: Cebollada, Melisa. Municipalidad de Estación Juárez Celman. Oficina de Empleos; ArgentinaFil: Morales, Mariana. Municipalidad de Estación Juárez Celman. Oficina de Empleos; ArgentinaFil: Segura, Martin. Ministerio de Agricultura, Ganadería y Pesca. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Programa Pro Huerta; ArgentinaFil: Quinteros, Mario. Ministerio de Agricultura, Ganadería y Pesca. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Programa Pro Huerta; ArgentinaFil: Garay, Cyntia. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Agropecuarias; ArgentinaOtras Ciencias Agrícola