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El Laboratorio de Automatización y Control (LAC) de la FCEIA realiza tareas de investigación y desarrollo tecnológico orientado a la innovación y a la transferencia tecnológica. En la actualidad el laboratorio, dependiente del Departamento de Control de la Escuela de Ingeniería Electrónica, se encuentra trabajando principalmente en dos líneas de investigación: en el diseño e implementación de una red eléctrica inteligente y en robótica móvil.

El perfil del laboratorio está caracterizado por los conceptos de investigación, desarrollo e innovación, en el marco de las tecnologías de la Información, las comunicaciones y el control, como el eje central que orienta sus actividades. En el mismo se desempeñan tanto docentes e investigadores como alumnos avanzados que realizan allí su proyecto final de carrera, principalmente estudiantes de Ingeniería Electrónica y en algunos casos de Mecánica.

“El proyecto principal en el que estamos trabajando es en la red eléctrica inteligente con fuentes de energías renovables”, mencionó el ingeniero Sergio Junco, docente-investigador y responsable del LAC. El objetivo general es el diseño, implementación, optimización y control en tiempo real de una micro red eléctrica inteligente alimentada por generación solar-fotovoltaica y eólica (a partir de dos emuladores de turbina eólica), con conexión a la red de distribución interna, con almacenadores de energía y de “potencia”.

Uno de los elementos principales de esta red, construidos íntegramente por el LAC, son los convertidores electrónicos de potencia y sus métodos de control. Estos convertidores son equipos electrónicos que realizan una transferencia controlada de potencia entre dos subsistemas componentes de una red, al mismo tiempo que regulan parámetros eléctricos en alguno de ambos, pudiendo aquí tratarse de tensión, frecuencia y/o corriente. Cabe destacar que los mismos pueden ser bidireccionales o unidireccionales.

“En el caso de energía tomada de paneles solares fotovoltaicos, el convertidor adapta la forma de las variables eléctricas de un lado, en este caso del panel solar, a las que necesita del otro lado el consumidor. Para alimentar aparatos típicos de un hogar, que necesitan 220 voltios y 50 Hz con límites de tolerancia estrechos, la misión de ese convertidor es mantener regulada la tensión y frecuencia de alimentación del aparato. La fuente primaria de alimentación, en este caso el panel solar, puede estar variando pero el convertidor tiene que darse cuenta de esa variación, contrarrestarla y mantenerla estable, eso requiere control automático” indicó Junco.

“Buscamos que la red sea inteligente, esto quiere decir que los convertidores que están tomando energía tienen que ser capaces de decidir cuanta energía van a dejar pasar de un lado a otro instante a instante dependiendo del consumo y producción que haya” mencionó el responsable del laboratorio. Al respecto explicó que puede suceder que durante el día haya una importante producción de energía solar y eólica pero que el consumo sea muy bajo, por lo que, para no desaprovechar esa energía, la misma debe almacenarse.

De los muchos elementos almacenadores de energía existentes, el LAC cuenta con un banco de baterías electrolíticas y un volante de inercia, es decir, un sistema electromecánico de almacenamiento de energía cinética. Un recurso complementario de gestión de la energía, que se estudia también en el LAC, es el intercambio de energía con la red de distribución, con múltiples beneficios tanto para el distribuidor (la EPE en el caso de Rosario) y el propietario de la red inteligente, que en su interconexión con el sistema de distribución pasa de ser un simple consumidor a un “prosumidor”, es decir, un consumidor-productor de la energía eléctrica.

Asimismo Junco explicó que los convertidores que toman energía bajo la forma de corriente continua de diversas fuentes y la convierten en corriente alterna de parámetros fijos existen desde hace mucho tiempo pero que “permanentemente se busca innovar para mejorar la calidad de lo que se le provee al usuario eléctrico”. Otras de las mejoras que se buscan es mejorar la eficiencia energética y prolongar la vida útil de los convertidores para disminuir de esta forma los costos de una instalación con fuentes de energías renovables. En esta línea se coopera con el laboratorio LAPLACE, dependiente del Instituto Nacional Politécnico de Toulouse y del CNRS de Francia, en particular se codirige un doctorando.

La otra de las líneas de investigación está vinculada con la robótica y tiene como objetivo el desarrollo de controladores para la planificación de movimientos en manipuladores robóticos y robots móviles. “Nuestro trabajo en esta rama es relativamente incipiente, hará dos años que comenzamos con lo más clásico de la robótica que son los brazos manipuladores, un robot industrial típico que está fijo en un lugar y puede ejecutar diversas tareas en un espacio de trabajo predeterminado fijo” manifestó Junco. 

Esta línea se apoya en la experiencia acumulada en el LAC en Mecatrónica, que es la integración con funcionamiento controlado de sistemas mecánicos, eléctricos y convertidores de potencia. También se realizaron primeras experiencias en el control de navegación autónoma de vehículos. El gran desafío encarado ahora es el control de robots móviles con brazos manipuladores montados sobre ellos. Recientemente el laboratorio se presentó a una convocatoria de la UNR con el fin de obtener el financiamiento necesario para profundizar el desarrollo experimental vinculado a este eje. 

 

“Nos ocupamos principalmente de la parte de control” explicó el ingeniero a cargo y agregó: “excepto en lo que hace a los convertidores de potencia, el eje no es la construcción en sí misma sino tener el sistema físico en el cual podamos implementar y evaluar el desempeño de sistemas de control producto tanto de la investigación propia como ajena. El objetivo está puesto en los problemas de control, en lo que queremos que haga el efector final del robot, hay tareas que necesitan control de trayectoria y fuerza entre otras posibles variables”.

El laboratorio está trabajando en un proyecto de cooperación con el Instituto de Tecnología de Roorkee, India, que tiene como fin el diseño y control de robots manipuladores móviles para la ejecución de tareas peligrosas. También hay cooperación (hay un doctorando co-dirigido) con el laboratorio PRISMA de investigación italiano de la Universidad de Nápoles Federico II.

Actualmente participan en el desarrollo de las distintas líneas de I+D+i los Ingenieros Daniel Alba, Joaquín Ezpeleta, el Dr. Matías Nacusse, los doctorandos Javier Cabello, Juan Tomassini, Martín Crespo, Mauro Carignano, y los estudiantes de Ingeniería Electrónica Eric Riff, Renzo Morzán, Francisco Moretti, Nicolás Quintero, Jonathan Schulze, Augusto López, Tomás Costamagna, Juan Dellarosa y Esteban Bongiovanni. También cuenta con la colaboración del área de Electrónica de Potencia de la Escuela de Ingeniería Electrónica y otros miembros de la cátedra Dinámica de los Sistemas Físicos.

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