Aprèn - Francesc Xavier Roset Juan

Aquest treball de fi de grau presenta el disseny, desenvolupament i implementació d'una aplicació de picking i assemblatge basada en un sistema de visió per computador integrat amb un robot col·laboratiu, el model UR3e. L'objectiu principal és demostrar com la robòtica col·laborativa i la visió artificial poden optimitzar processos industrials d'alta precisió i repetibilitat, amb un enfocament en l'eficiència i seguretat. El projecte posa un èmfasi especial en el tractament avançat d'imatges com a base fonamental per a la interacció entre el sistema de visió i el robot. Mitjançant tècniques de processament digital, s'han implementat processos com la detecció de formes, l'obtenció precisa de coordenades i la conversió d'aquestes per guiar els moviments del robot en temps real. Aquesta integració permet identificar objectes dins de l'espai de treball, planificar-ne la manipulació i executar operacions complexes de picking i assemblatge. L'ús d'aquest sistema ofereix un alt nivell de precisió, essencial per a tasques on els marges d'error són crítics, com ara la col·locació exacta de peces o components en entorns industrials.

Este trabajo de fin de grado presenta el diseño, desarrollo e implementación de una aplicación de picking y ensamblaje basada en un sistema de visión por computador integrado con un robot colaborativo, el modelo UR3e. El objetivo principal es demostrar cómo la robótica colaborativa y la visión artificial pueden optimizar procesos industriales de alta precisión y repetibilidad, con un enfoque en la eficiencia y la seguridad. El proyecto pone un énfasis especial en el tratamiento avanzado de imágenes como base fundamental para la interacción entre el sistema de visión y el robot. Mediante técnicas de procesamiento digital, se han implementado procesos como la detección de formas, la obtención precisa de coordenadas y la conversión de estas para guiar los movimientos del robot en tiempo real. Esta integración permite identificar objetos dentro del espacio de trabajo, planificar su manipulación y ejecutar operaciones complejas de picking y ensamblaje. El uso de este sistema ofrece un alto nivel de precisión, esencial para tareas donde los márgenes de error son críticos, como la colocación exacta de piezas o componentes en entornos industriales.

This final degree project presents the design, development, and implementation of a picking and assembly application based on a computer vision system integrated with a collaborative robot, the UR3e model. The main objective is to demonstrate how collaborative robotics and artificial vision can optimize industrial processes requiring high precision and repeatability, with a focus on efficiency and safety. The project places special emphasis on advanced image processing as a fundamental basis for the interaction between the vision system and the robot. Through digital processing techniques, processes such as shape detection, precise coordinate acquisition, and the conversion of these coordinates to guide the robot's movements in real time have been implemented. This integration allows for the identification of objects within the workspace, the planning of their manipulation, and the execution of complex picking and assembly operations. The use of this system provides a high level of precision, essential for tasks where error margins are critical, such as the exact placement of parts or components in industrial environments.

Tractament de registres sísmics de l'OBSEA

Treball Final de Grau

López Nadal, Àlex

Tutor/a - Director/a: Roset Juan, Francesc Xavier

Data de publicació: 2024

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

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Aquest treball té com a objectiu principal l'anàlisi del correcte funcionament del sismògraf de l'OBSEA, un observatori submarí situat a la costa catalana. Per validar-ne el rendiment, es comparen les dades recollides amb les de dos altres sismògrafs terrestres ubicats al Garraf i al Montseny. La comparació es realitza utilitzant sismes de magnitud considerable amb epicentre llunyà, assegurant així que les diferències observades siguin mínimes a causa de la distància. Els sismògrafs comparats utilitzen velocímetres d'ampli rang de banda freqüencial i es recullen les dades en counts, que posteriorment es transformen a m/s per garantir una correcta comparació. A més, s'analitzen les fonts de soroll submarí com corrents marines i embarcacions, que afecten les dades obtingudes. Les conclusions indiquen que, tot i que el sismògraf submarí capta dades similars als sismògrafs terrestres en un 50% dels casos, presenta algunes limitacions per les condicions ambientals marines i el seu ancoratge al fons. Així, es recomana millorar l'ancoratge i aplicar filtres a les dades per garantir-ne la fiabilitat i precisió en condicions climàtiques adverses.

Este trabajo tiene como objetivo principal analizar el correcto funcionamiento del sismógrafo del OBSEA, un observatorio submarino situado en la costa catalana. Para validar su rendimiento, se comparan los datos recogidos con los de otros dos sismógrafos terrestres ubicados en el Garraf y en el Montseny. La comparación se realiza utilizando sismos de magnitud considerable con epicentros lejanos, asegurando que las diferencias observadas sean mínimas debido a la distancia. Los sismógrafos comparados utilizan velocímetros de amplio rango de banda frecuencial y los datos se recogen en counts, que luego se transforman a m/s para asegurar una correcta comparación. Además, se analizan las fuentes de ruido submarino como corrientes marinas y embarcaciones, que afectan los datos obtenidos. Las conclusiones indican que, aunque el sismógrafo submarino captura datos similares a los sismógrafos terrestres en un 50% de los casos, presenta algunas limitaciones debido a las condiciones ambientales marinas y su anclaje al fondo. Se recomienda mejorar el anclaje y aplicar filtros a los datos para garantizar su fiabilidad y precisión en condiciones climáticas adversas.

The primary goal of this project is to analyse the performance of the OBSEA seismograph, an underwater observatory located off the Catalan coast. To validate its functionality, data collected from OBSEA are compared with two terrestrial seismographs located in Garraf and Montseny. The comparison is made using high-magnitude earthquakes with distant epicentres, ensuring that any discrepancies are minimal due to the distance. The seismographs use broadband velocity sensors, and the data, initially recorded in counts, are converted into m/s for accurate comparison. Additionally, the project analyses noise sources in the marine environment, such as ocean currents and motorboats, which affect the recorded data. The conclusions indicate that while the OBSEA seismograph registers data comparable to the land-based seismographs 50% of the time, it has some limitations due to marine environmental factors and its anchoring system. To improve data reliability, it is recommended to enhance the anchoring and apply data filters to mitigate the impact of adverse environmental conditions.

Processing and signal analysis of self-powered TENG as energy harvester applied to a neural interface

Treball Final de Grau

Gómez Escuer, Jaume

Tutor/a - Director/a: Roset Juan, Francesc Xavier; Guimera Brunet, Anton

Data de publicació: 2024

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

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Domotización e instalación eléctrica de una actividad industrial

Treball Final de Grau

Curiel Martínez, David

Tutor/a - Director/a: Roset Juan, Francesc Xavier

Data de publicació: 2024

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

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En este trabajo de fin de grado se diseña y se crea un sistema domótico completo para una instalación industrial, en este caso, una cafetería con obrador. No se ha escogido este tipo de local comercial por nada en concreto, simplemente para demostrar que la domótica puede ser útil en todos los ámbitos y no solo en casa. De esta forma se busca mejorar el consumo energético del local además del confort tanto para clientes como trabajadores. Esto es posible gracias al control y automatización de diversos dispositivos instalados en el local comercial, como pueden ser la calefacción, aire acondicionado, iluminación, o sensores y actuadores varios. Además de la parte domótica, también se realiza la instalación eléctrica del local con la idea de reforzar los conocimientos adquiridos en materias y prácticas de empresa realizadas en la Universidad. Así pues, se obtiene un diseño completo del local con el presupuesto necesario para llevar a cabo las diferentes instalaciones. Aparte del prototipo comercial donde se realiza la instalación domótica y eléctrica, se utiliza como ejemplo un pequeño trabajo práctico donde se muestran las ideas y principales funciones de los sensores y actuadores instalados en el local comercial para obtener comodidad y beneficio económico.

En aquest treball de fi de grau es dissenya i es crea un sistema domòtic complet per a una instal·lació industrial, en aquest cas, una cafeteria amb obrador. No s'ha triat aquest tipus de local comercial per res en concret, simplement per a demostrar que la domòtica pot ser útil en tots els àmbits i no sols a casa. D'aquesta manera es busca millorar el consum energètic del local a més del confort tant per a clients com treballadors. Això és possible gràcies al control i automatització de diversos dispositius instal·lats en el local comercial, com poden ser la calefacció, aire condicionat, il·luminació, o sensors i actuadors varis. A més de la part domòtica, també es realitza la instal·lació elèctrica del local amb la idea de reforçar els coneixements adquirits en matèries i pràctiques d'empresa realitzades en la Universitat. Així doncs, s'obté un disseny complet del local amb el pressupost necessari per a dur a terme les diferents instal·lacions. A part del prototip comercial on es realitza la instal·lació domòtica i elèctrica, s'utilitza com a exemple un petit treball pràctic on es mostren les idees i principals funcions dels sensors i actuadors instal·lats en el local comercial per a obtenir comoditat i benefici econòmic.

In this final degree project is designed and created a full domotic industrial installation, in this case, a cafeteria with a workshop. This type of commercial activity has not been chosen for anything specific, simply to demonstrate that home automation can be useful in all areas and not just at home. So the main objective is to improve the energy consumption of the local as well as the comfort for both clients and workers. This is possible thanks to the control and automation of various devices installed in the commercial premises, such as heating, air conditioning, lighting, or various sensors and actuators. In addition to the home automation part, the electrical installation of the local is also carried out with the idea of reinforcing the knowledge acquired in business subjects and practices during the University. That's how a complete design of the local is obtained with the necessary budget to carry out the different installations. Apart from the commercial prototype where the home automation and electrical installation is done, a small practical work is used as an example where the ideas and main functions of the sensors and actuators installed in the commercial local are shown to obtain comfort and economic benefit.

Design and feasibility study of a microgrid for rural electrification in Kudang Tenda, Gambia

Treball Final de Grau

García Motilla, Pau

Tutor/a - Director/a: Roset Juan, Francesc Xavier; Martínez García, Herminio

Data de publicació: 2024

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

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Rural electrification in Sub-Saharan and Southeast Asia is critical to eradicating energy poverty, which affects approximately 1 billion people worldwide. Microgrids are a perfect solution to gradually electrify all rural communities without access to the national grid in a bottom-up approach, thereby stimulating local social and economic activities and improving the quality of life of the communities. This work aims to design and study the feasibility of an isolated micro-grid in a small riverside village in The Gambia. The microgrid will prioritise the use of loads necessary for shared services to drive economic activity, while also serving households in the village through a pay-as-you-go electricity distribution system. To determine the needs and possible solutions, a visit to the village will be made to study the loads required and the number of potential customers for the system. This data is then used to forecast demand and fully tailor the system to the needs of the community. Using optimisation software, the generation and storage systems will be sized appropriately for the projected demand. Finally, the electricity system will be designed to ensure the safety and robustness of the system, concluding with an economic, social and environmental study to assess the viability of this system in the village.

La electrificació rural de les àrees sub-saharianes i del Sud-est Asiàtic és crucial per erradicar la pobresa energètica que afecta a al voltant de 1 billó de persones arreu del món. Les microxarxes són una solució perfecta per electrificar progressivament, de baix cap amunt, totes les comunitats rurals que no tenen accés a la xarxa nacional del país, impulsant així l'activitat social i econòmica local, i millorant la qualitat de vida de les comunitats. Aquest treball té com a objectiu dissenyar i estudiar la viabilitat d'una microxarxa aïllada en una petita aldea a la vora d'un riu a Gàmbia. La microxarxa prioritzarà l'ús de càrregues necessàries per als serveis comuns que impulsen l'activitat econòmica, mentre també abasteix als llars de l'aldea mitjançant un sistema de distribució d'electricitat a canvi d'un pagament pel servei basat en un sistema pay as you go. Per determinar les necessitats i possibles solucions, es realitzarà un viatge a l'aldea per estudiar les càrregues demandades i la quantitat de clients potencials per al sistema. Posteriorment, s'utilitzaran aquestes dades per preveure la demanda i adaptar el sistema totalment a les necessitats de la comunitat. Mitjançant l'ús de programari d'optimització, es realitzarà el dimensionament adequat de la generació i sistemes d'emmagatzematge per a la demanda calculada. Finalment, es dissenyarà el sistema elèctric per assegurar la seguretat i la robustesa del sistema, concloent amb un estudi econòmic, social i ambiental per avaluar la viabilitat d'aquest sistema a l'aldea pertinent.

La electrificación rural de las áreas sub-saharianas y del Sudeste Asiático es crucial para erradicar la pobreza energética que afecta a alrededor de 1 billón de personas en todo el mundo. Las microredes son una solución perfecta para electrificar progresivamente, de abajo hacia arriba, todas las comunidades rurales que no tienen acceso a la red nacional del país, impulsando así la actividad social y económica local, y mejorando la calidad de vida de las comunidades. Este trabajo tiene como objetivo diseñar y estudiar la viabilidad de una microred aislada en una pequeña aldea a orillas de un río en Gambia. La microred priorizará el uso de cargas necesarias para los servicios comunes que impulsen la actividad económica, mientras también abastece a los hogares de la aldea mediante un sistema de distribución de electricidad a cambio de un pago por el servicio basado en un sistema pay as you go. Para determinar las necesidades y posibles soluciones, se realizará un viaje a la aldea para estudiar las cargas demandadas y la cantidad de potenciales clientes para el sistema. Posteriormente, se utilizarán estos datos para prever la demanda y adaptar el sistema totalmente a las necesidades de la comunidad. Mediante el uso de software de optimización, se realizará el dimensionamiento adecuado de la generación y sistemas de almacenamiento para la demanda calculada. Finalmente, se diseñará el sistema eléctrico para asegurar la seguridad y la robustez del sistema, concluyendo con un estudio económico, social y ambiental para evaluar la viabilidad de este sistema en la aldea pertinente.

Anàlisi energètic i propostes de millora en un edifici unifamiliar mitjançant una auditoria

Treball Final de Grau

Daza Martínez, Pau

Tutor/a - Director/a: Roset Juan, Francesc Xavier

Data de publicació: 2023

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

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El present projecte es basa en l'anàlisi energètic d'un edifici unifamiliar de 2 plantes i un soterrani, per a posteriorment realitzar una auditoria proposant millores i observant els comportament d'indicadors, com el consum i les emissions abans i després. Primerament es contextualitza la situació climàtica actual per a descriure seguidament les característiques estructurals i tèrmiques de l'edifici, així com les diverses instal·lacions. Seguidament s'obté la qualificació energètica del edifici, obtenint així les seves emissions de diòxid de carboni. Finalment es proposen diversos paquets de millora per afavorir una millor qualificació energètica juntament amb una viabilitat econòmica.

El presente proyecto se basa en el análisis energético de un edificio unifamiliar de 2 plantas y un sótano, para posteriormente realizar una auditoría proponiendo mejoras y observando el comportamiento de indicadores como el consumo y las emisiones antes y después. En primer lugar se contextualiza la situación de emergència climàtica actual para describir seguidamente las características estructurales y térmicas del edificio, así como las diversas instalaciones que lo componen. Seguidamente se obtiene la cualificación energética del edificio, obteniendo así las emisiones de carbono del edificio. Finalmente se proponen diversos paquetes de mejora para favorecer una mejor cualificación energética juntamente con una viabilidad económica.

This project is based on the energy analysis of a single family building with two floors and a basement, to later execute an audit where improvements will be proposed observing the behavior of indicators such as energy consumption and carbon emissions before and after. Firstly, the current climate emergency situation is contextualized to then describe the structural and thermal characteristics of the building, as well as the various equipment that interfere in its acclimation. Next, the energetic qualification of the building is obtained, thus obtaining the carbon emissions of the building. Finally, various improvement packages are proposed to favor a better energy qualification together with economic viability.

Diseño y construcción de un electrocardiógrafo y oxímetro de uso doméstico

Treball Final de Grau

Panta Mena, Carlos Mauricio

Tutor/a - Director/a: Roset Juan, Francesc Xavier

Data de publicació: 2023

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

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Tener una representación gráfica del comportamiento del corazón es clave al momento del diagnóstico de diversas patologías relacionadas al mismo por parte del médico especialista. Esto se logra gracias a sensores que transforman el impulso cardíaco en una tensión eléctrica y a diferentes componentes electrónicos que permiten un acondicionamiento adecuado para esta señal. Estos sensores, son los llamados electrodos, los cuales permiten realizar un registro del ritmo cardíaco mediante un método no invasivo y rápido. Por otro lado, el uso de la técnica fotopletismográfica, permite el cálculo de diversos parámetros vitales, teniendo entre los más innovadores el nivel de saturación de oxígeno en sangre (SpO2 ). Este método, al igual que los electrodos, permite un diagnóstico rápido, no invasivo y de bajo costo. La investigación de esta técnica espectrofotométrica ha ido aumentando en los últimos años, ya que es un método innovador mediante el cúal se pueden lograr grandes avances en el mundo de la biomedicina. Tanto el registro del ritmo cardíaco como el cálculo de parámetros como la frecuencia cardiaca y el SpO2 son de gran importancia para monitorear al paciente. En la actualidad, el uso de dispositivos portátiles que cumplan estas funciones se ha generalizado y vuelto común, esto se debe a las grandes ventajas que estos ofrecen. Es por esta razón y por el interés de adquirir conocimientos sobre la electrónica utilizada en el campo de la medicina que nació este proyecto. El objetivo es desarrollar un dispositivo portátil y de bajo consumo que pueda registrar el ritmo cardiaco, calcular la frecuencia cardiaca, mostrar la señal fotopletismográfica, calcular el SpO2 y mostrar si existe alguna anomalía en los resultados obtenidos. Asimismo, debe poder almacenar toda la información, incluyendo el ritmo cardiaco, para luego ser enviado al médico especialista para su análisis correspondiente. El proyecto se centrará tanto en la parte del diseño del circuito electrónico, como en la parte de programación del microcontrolador y de la interfaz gráfica. El microcontrolador a utilizar es la ESP32 y la interfaz se realizará en el programa Visual Studio. Además, se realizará el diseño de la PCB y se creará una carcasa para el prototipo. Por último, se mostrarán los resultados obtenidos y se hará una comparación con otros dispositTener una representación gráfica del comportamiento del corazón es clave al momento del diagnóstico de diversas patologías relacionadas al mismo por parte del médico especialista. Esto se logra gracias a sensores que transforman el impulso cardíaco en una tensión eléctrica y a diferentes componentes electrónicos que permiten un acondicionamiento adecuado para esta señal. Estos sensores, son los llamados electrodos, los cuales permiten realizar un registro del ritmo cardíaco mediante un método no invasivo y rápido. Por otro lado, el uso de la técnica fotopletismográfica, permite el cálculo de diversos parámetros vitales, teniendo entre los más innovadores el nivel de saturación de oxígeno en sangre (SpO2 ). Este método, al igual que los electrodos, permite un diagnóstico rápido, no invasivo y de bajo costo. La investigación de esta técnica espectrofotométrica ha ido aumentando en los últimos años, ya que es un método innovador mediante el cúal se pueden lograr grandes avances en el mundo de la biomedicina. Tanto el registro del ritmo cardíaco como el cálculo de parámetros como la frecuencia cardiaca y el SpO2 son de gran importancia para monitorear al paciente. En la actualidad, el uso de dispositivos portátiles que cumplan estas funciones se ha generalizado y vuelto común, esto se debe a las grandes ventajas que estos ofrecen. Es por esta razón y por el interés de adquirir conocimientos sobre la electrónica utilizada en el campo de la medicina que nació este proyecto. El objetivo es desarrollar un dispositivo portátil y de bajo consumo que pueda registrar el ritmo cardiaco, calcular la frecuencia cardiaca, mostrar la señal fotopletismográfica, calcular el SpO2 y mostrar si existe alguna anomalía en los resultados obtenidos. Asimismo, debe poder almacenar toda la información, incluyendo el ritmo cardiaco, para luego ser enviado al médico especialista para su análisis correspondiente. El proyecto se centrará tanto en la parte del diseño del circuito electrónico, como en la parte de programación del microcontrolador y de la interfaz gráfica. El microcontrolador a utilizar es la ESP32 y la interfaz se realizará en el programa Visual Studio. Además, se realizará el diseño de la PCB y se creará una carcasa para el prototipo. Por último, se mostrarán los resultados obtenidos y se hará una comparación con otros dispositivos del mercado para lograr calibrar el dispositivo y tener un menor error en los cálculos.

Estudi, disseny i legalització d'una instal·lació fotovoltaica d'autoconsum acollida a la venda d'energia elèctrica

Treball Final de Grau

Venteo Pons, Arnau

Tutor/a - Director/a: Roset Juan, Francesc Xavier; Sampietro Tresaco, Antonio

Data de publicació: 2023

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

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Degut a la crisi climàtica a la qual estem sotmesos, les fonts d'energies renovables han de fer un pas endavant. La necessitat de reduir els efectes del canvi climàtic, brinden una oportunitat a tecnologies modernes que ja son econòmicament rentables, com l'energia solar. La progressiva supressió de processos burocràtics portades a terme per el Reial Decret 15/2018, 244/2019 i el Reial Decret-Llei 23/2020 planteja un escenari favorable per a les instal·lacions fotovoltaiques d'autoconsum. Per altra banda, els ODS (Objectius de Desenvolupament Sostenible) i l'Agenda 2030 marquen alguns propòsits climàtics i mediambientals que han de ser satisfets. Entre aquests, el que més interpel·la les energies renovables és l'objectiu 7.2: “Augmentar considerablement la proporció d'energia renovable al conjunt de fonts energètiques”. Per tant, aquestes fites a realitzar, també presenten un escenari positiu pel conjunt d'instal·lacions d'energies renovables. Al present projecte, es realitza un anàlisi, tant tècnic com econòmic, d'una instal·lació fotovoltaica d'autoconsum acollida a la venda. Es tractarà d'entendre les diferents solucions possibles en quant a disseny de la instal·lació, tot tenint en compte les característiques de l'edifici, i adaptar-se a elles. Donades les necessitats energètiques del client, es realitza un estudi de les possibles configuracions dels mòduls, un anàlisi del consum, l'energia produïda estimada, tot relacionant-los amb aspectes econòmics.

Debido a la crisis climática a la cual estamos sometidos, las fuentes de energías renovables deben dar un paso adelante. La necesidad de reducir los efectos del cambio climático, brindan una oportunidad a tecnologías modernas que ya son económicamente rentable, como la energía solar. La progresiva supresión de procesos burocráticos llevados a cabo por el Real Decreto 15/2018, 244/2019 y el Real Decreto-Ley 23/2020 plantea un escenario favorable para las instalaciones fotovoltaicas de autoconsumo. Por otro lado, los ODS (Objetivos de Desarrollo Sostenible) y la Agenda 2030 marcan algunos propósitos climáticos y medioambientales que deben ser satisfechos. Entre estos, el que más interpela a las energías renovables es el objetivo 7.2: “Aumentar considerablemente la proporción de energía renovable al conjunto de fuentes energéticas”. Por lo tanto, estos hitos a realizar, también presentan un escenario positivo para el conjunto de instalaciones de energías renovables. En el presente proyecto, se realiza un análisis, tanto técnico como económico, de una instalación fotovoltaica de autoconsumo acogida a la venta. Se tratará de entender las diferentes soluciones posibles en cuanto a diseño de la instalación, teniendo en cuenta las características del edificio y adaptarse a ellas. Dadas las necesidades energéticas del cliente, se realiza un estudio de las posibles configuraciones de los módulos, un análisis de consumo, la energía producida estimada, todo esto relacionándolo con aspectos económicos.

Due to the climatic crisisthat we are facing, renewable energy sources muststep forward. The need to reduce the effects of climate change provides an opportunity for modern technologiesthat are already economically viable, such as solar energy. The progressive suppression of bureaucratic processes carried out by the Royal Decree 15/2018, Royal Decree 244/2019 and Royal Decree-Law 23/2020 presents a positive scenario for self-consumption photovoltaic installations. On the other hand, the Sustainable Development Goals(SDGs) and Agenda 2030 set outsome climatic and environmental purposes that have to be met. Among these, the one that most challenges renewable energies is the Goal 7.2: “To increase substantially the share of renewable energy in the global energy mix by 2030”. Therefore, these milestones to be achieved also present a positive scenario for the overall renewable energy facilities. This project carries out a technical and economic analysis of a self-consumption photovoltaic installation for a company that sells energy. The aim is to understand the different possible solutions in terms of installation design, taking into account the characteristics of the building and adapting to them. Given the energy needs of the client, a study of the possible configurations of the modules is carried out, an analysis of consumption, and the estimate of the energy produced, all related to economic aspects.

Automatització d'una pista de pàdel

Treball Final de Grau

Vidal Miranda, Pol

Tutor/a - Director/a: Roset Juan, Francesc Xavier

Data de publicació: 2023

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

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El present treball de fi de grau pretén incorporar un sistema d'automatització a una pista de pàdel. A partir d'un estudi previ sobre la situació actual tecnològica en aquest esport i investigant possibles aplicacions, es realitza una idea de projecte on destaquen la innovació i la solvència energètica gràcies a la incorporació de plaques solars amb un sistema d'autoconsum i la utilització de components electrònics funcionals. L'estudi es completa amb la creació real d'un sistema electrònic per simular l'automatització. Aquest circuit es basa en la utilització d'un microcontrolador Arduino Uno i la implementació de certs elements i sensors per assolir reproduir la idea principal. Per a una bona simulació també es genera una aplicació mòbil des d'on es gestiona la reserva de la pista i l'accés a ella. Finalment, es dissenya i es crea una maqueta d'una pista de pàdel a escala per acabar de plasmar la idea en físic, deixant com a resultat una construcció real amb tecnologia per aconseguir l'automatització desitjada.

El presente trabajo de fin de grado pretende incorporar un sistema de automatización a una pista de pádel. A partir de un estudio previo sobre la situación actual tecnológica en este deporte e investigando posibles aplicaciones, se realiza una idea de proyecto donde destacan la innovación y la solvencia energética gracias a la incorporación de placas solares con un sistema de autoconsumo y la utilización de componentes electrónicos funcionales. El estudio se completa con la creación real de un sistema electrónico para simular la automatización. Este circuito se basa en la utilización de un microcontrolador Arduino Uno y la implementación de ciertos elementos y sensores para lograr reproducir la idea principal. Para una buena simulación también se genera una aplicación móvil desde donde se gestiona la reserva de la pista y el acceso a ella. Finalmente, se diseña y se crea una maqueta de una pista de pádel a escala para acabar de plasmar la idea en físico, dejando como resultado una construcción real con tecnología para conseguir la automatización deseada.

This bachelor's degree final work aims to incorporate an automation system into a paddle court. On the basis of a previous study on the current technological situation in this sport and investigating possible applications, an idea of a project that highlights innovation and energy solvency thanks to the incorporation of solar panels with a self-consumption system and the use of functional electronic components. The study is complete with the actual creation of an electronic system to simulate automation. This circuit is based on the use of an Arduino Uno microcontroller and the implementation of certain elements and sensors to achieve reproduction of the main idea. For good simulation, a mobile app is also generated from where track reservation and access to it are managed. Finally, a scale model of a paddle track is designed and created to finish capturing the idea into physics, leaving as a result a real construction with technology to achieve the desired automation.

Microrred para una comunidad energética con generación fotovoltaica y almacenamiento

Treball Final de Grau

Ribera Cuatrecasas, Lucas

Tutor/a - Director/a: Roset Juan, Francesc Xavier

Data de publicació: 2023

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

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Las microrredes para comunidades energéticas nacen como un modelo de participación ciudadana en el sistema energético, con la función principal de emplear energía renovable a través de plantas de generación colectivas para un autoconsumo compartido. Estas comunidades pueden llevar a cabo múltiples actividades como producir, consumir, almacenar o compartir energía. No solo facilita que un determinado grupo se beneficie de las mismas instalaciones locales de generación eléctrica, sino que también aporta beneficios medioambientales y económicos, como la mejora de la eficiencia energética, reducción de las emisiones de dióxido de carbono y generación de ingresos junto a una considerable reducción en la factura de la luz. En el presente documento,se ha seleccionado como materia de estudio una microrred con generación fotovoltaica de 17,6 kWp de potencia para una comunidad energética ubicada en Barcelona, con conexión a red, excedentes y posible almacenamiento. El estudio alcanza desde los pasos a seguir para la creación de dicha comunidad energética dentro del marco legal, hasta el mismo diseño, dimensionado y comprobación de la propia instalación. Se propone como objetivo ayudar a promulgar las comunidades energéticas mediante su comprensión, viabilidad y gran rentabilidad.

Les microxarxes per a comunitats energètiques neixen com un model de participació ciutadana en el sistema energètic, amb la funció principal de fer servir energia renovable a través de plantes de generació col·lectives per a un autoconsum compartit. Aquestes comunitats poden dur a terme múltiples activitats com produir, consumir, emmagatzemar o compartir energia. No només facilita que un determinat grup es beneficiï de les mateixes instal·lacions locals de generació elèctrica, sinó que també aporta beneficis mediambientals i econòmics, com ara la millora de l'eficiència energètica, la reducció de les emissions de diòxid de carboni i la generació d'ingressos. En aquest document, s'ha seleccionat com a matèria d'estudi una microxarxa amb generació fotovoltaica de 17,6 kWp de potència per a una comunitat energètica ubicada a Barcelona, amb connexió a xarxa, excedents i possible emmagatzematge. L'estudi va des dels passos que cal seguir per a la creació d'aquesta comunitat energètica dins del marc legal, fins al mateix disseny, dimensionament i comprovació de la pròpia instal·lació. Es proposa com a objectiu ajudar a promulgar les comunitats energètiques mitjançant la comprensió, la viabilitat i la gran rendibilitat.

Microgrids for energy communities are born as a model of citizen participation in the energy system, with the main function of using renewable energy through collective generation plants for shared consumption. These communities can carry out multiple activities such as producing, consuming, storing or sharing energy. It not only makes it easier for a certain group to benefit from the same local electricity generation facilities, it also brings environmental and economic benefits, such as improving energy efficiency, reducing carbon dioxide emissions and generating income. In this document, a microgrid with photovoltaic generation of 17,6 kWp of power for an energy community located in Barcelona, with grid connection and possible storage, has been selected as a subject of study. The study goes from the steps to follow for the creation of an energy community within the legal framework, to the main design, dimensioning and verification of the installation itself. It is proposed as an objective to help enact energy communities through understanding, viability and great profitability.

Disseny i procés de validació d'un inversor per a Formula Student

Treball Final de Grau

Pla i Verge, Albert

Tutor/a - Director/a: Roset Juan, Francesc Xavier

Data de publicació: 2022

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

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En aquest document es fa un estudi al voltant dels convertidors CC-CA, més coneguts com a inversors, amb l'objectiu de dissenyar-ne un amb les característiques necessàries per a ser implementat en un monoplaça de la competició Formula Student de l'associació de l'ETSEIB. Les característiques de l'inversor es defineixen en aquesta primera part de l'estudi decidint aspectes com; la tipologia que haurà de complir l'inversor, els màxims de les variables elèctriques o el sistema de control que implementarà. Seguidament, es mostra el procés de disseny de “hardware” per tal d'aconseguir el propòsit establert. Durant aquest procés, distingirem sempre entre la part de control i la part de potència de l'inversor. En electrònica de potència es detallen: la selecció de components, el disseny dels esquemàtics, les simulacions prèvies al disseny i finalment el disseny de les plaques i sistemes que el conformen. El projecte acaba amb la fase de validació dels sistemes presentats anteriorment en el disseny, simulació i implementació de l'inversor per un cotxe elèctric de competició. On s'explica en detall els processos que s'han seguit i el motiu d'aquests. Per acabar, s'ha fet una valoració qualitativa dels objectius assolits en els diversos camps.

En este documento se realiza un estudio alrededor de los convertidores CC-CA, más conocidos como inversores, con el objetivo de diseñar uno con las características necesarias para ser montado en un monoplaza de la competición Formula Student de la asociación de la ETSEIB. Las características del inversor se definen en esta primera parte del estudio con la toma de algunas decisiones como: la tipología que deberá cumplir el inversor, los máximos de las variables eléctricas o el sistema de control que va a implementar. Seguidamente, se muestra el proceso de diseño de “hardware” para conseguir el propósito establecido. Durante este proceso, distinguiremos siempre entre la parte de control y la parte de potencia del inversor. En electrónica de potencia se detallan: la selección de componentes, el diseño de esquemáticos, las simulaciones previas al diseño y, finalmente, el diseño de las placas y sistemas que lo componen. El proyecto acaba con la fase de validación de los sistemas presentados anteriormente en el diseño, simulación e implementación del inversor para un coche eléctrico de competición. Donde detallan los procesos seguidos y el motivo de estos. Para terminar, se ha hecho una valoración cualitativa de los objetivos conseguidos en los distintos campos.

This document shows a study of DC-AC converters, better known as inverters, with the aim of designing one with the characteristics to be mounted on a Formula Student competition car, representing ETSEIB association. Inverter characteristics are defined in this first part of the study, helping us to make some decisions such as: the type that the inverter must be, the absolute ratings of electrical variables or the control system that will be implemented. It then shows the hardware design process followed to achieve the stated purpose. During this process, we will always distinguish between the control part and the power part of the inverter. In power electronics is shown: the selection of components, the schematics design, the pre-design simulations and, finally, the design of the PCBs and systems that compose it. The project ends with the validation phase of the systems presented above about design, simulation and inverter implementation for a racing electric car. Where it's detailed the processes followed and the reason for them. Finally, a qualitative assessment was made of the objectives pursued in different fields.

Instal·lació fotovoltaica d'un habitatge unifamiliar

Treball Final de Grau

Reig Martin, Guillem

Tutor/a - Director/a: Roset Juan, Francesc Xavier

Data de publicació: 2021

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

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En aquest document es descriu la implementació d'una instal·lació fotovoltaica d'un habitatge que s'abasteix mitjançant sistemes d'energia convencionals. La instal·lació fotovoltaica que es desenvolupa està connectada a la xarxa elèctrica per tal de respondre a la demanda energètica quan els panells solars no la poden cobrir, permetent alhora la venda de l'energia generada en cas d'excedent. Per realitzar aquesta instal·lació s'ha estudiat el consum energètic (electricitat i gas natural) de l'habitatge. Posteriorment, s'han realitzat els càlculs tècnics necessaris per a desenvolupar la instal·lació. Per subministrar l'aigua calenta sanitària i l'aigua calenta destinada a l'escalfament dels radiadors, s'ha utilitzat una bomba de calor connectada als panells per substituir la caldera mixta. Finalment, s'ha elaborat un pressupost i un estudi d'amortització de la instal·lació. Paraules clau: Energia renovable, instal·lació fotovoltaica, habitatge unifamiliar, bomba de calor, estalvi energètic.

En este documento se describe la implementación de una instalación fotovoltaica de una vivienda unifamiliar que se abastece mediante sistemas de energía convencionales. La instalación fotovoltaica que se desarrolla esta conectada a red eléctrica para responder a la demanda energética cuando los paneles solares no la pueden cubrir, permitiendo a la vez la venta de energía generada en caso de excedente. Para realizar esta instalación se ha estudiado el consumo energético (electricidad y gas natural) de la vivienda. Posteriormente, se han realizado los cálculos técnicos necesarios para el desarrollo de la instalación. Para suministrar el agua caliente sanitaria y el agua caliente destinada al calentamiento de los radiadores, se ha utilizado una bomba de calor conectada a los paneles para sustituir la caldera mixta. Finalmente, se ha elaborado un presupuesto y un estudio de amortización de la instalación. Palabras clave: Energía renovable, instalación fotovoltaica, vivienda unifamiliar, bomba de calor, ahorro energético.

This document describes the implementation of a photovoltaic installation in a home that is supplied by conventional energy systems. The photovoltaic installation that is being developed is connected to the electricity grid in order to respond to energy demand when solar panels cannot cover it, while allowing the sale of the energy generated in case of surplus. To carry out this installation, the energy consumption (electricity and natural gas) of the house has been studied. Subsequently, the necessary technical calculations were carried out to develop the installation. Moreover, to supply domestic hot water and hot water for heating radiators, a heat pump connected to the panels has been used to replace the combi boiler. Finally, a budget and a amortization study of the facility have been elaborated. Key words: Renewable energy, photovoltaic installation, home, heat pump, energy-saving.

Hardware of infrared illumination in security cameras

Treball Final de Grau

Hernández i Sardà, David

Tutor/a - Director/a: Roset Juan, Francesc Xavier

Data de publicació: 2020

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

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Cada cop més, els sistemes d'il·luminació infrarroja (IR) estan prenent un paper més important en la indústria de la videovigilància, passant d'un 34% el nombre de càmeres amb il·luminadors integrats al 2014, a un 78% al 2019. Tot i això, aquests sistemes d'il·luminació tenen un inconvenient molt significatiu, i és que són molt simples, manquen d'intel·ligència. Això es refereix a que no són capaços d'adaptar-se a les diferents necessitats d'il·luminació de pugui tenir l'escena. A més a més, solen estar mal optimitzats per a la càmara específica a la que van integrats, de manera que si l'aprofitament de llum fos major, es podria obtindre millors resultats amb la mateixa potència. És per aquesta raó que naix la necessitat de dissenyar un sistema capaç de controlar la il·luminació de les diferents zones de a escena de manera independent i que sigui el més òptim possible per tal d'aprofitar fins a l'últim mW de llum emesa amb l'objectiu de permetre que la càmera obtingui una imatge de la millor qualitat possible en aquelles circumstàncies en les que la il·luminació ambiental de la escena no sigui suficient per al seu correcte funcionamient.

Cada vez más, los sistemas de iluminación infrarroja (IR) están jugando un papel más importante en la industria de la videovigilancia, pasando de un 34% el número de cámaras con iluminadores integrados en 2014, a un 78% en 2019. A pesar de esto, estos sistemas de iluminación tienen un inconveniente muy significativo, y es que son muy simples, carecen de inteligencia. Lo que esto se refiere es que no son capaces de adaptarse a las diferentes necesidades de iluminación que tenga la escena. Además, suelen estar mal optimizados para la cámara especifica en la que van integrados, de modo que si el aprovechamiento de la luz fuera mayor, se podría llegar a mejores resultados con la misma potencia. Es por esta razón que nace la necesidad de diseñar un sistema capaz de controlar la iluminación de las distintas zonas de la escena de forma independiente y que sea lo más óptimo posible con tal de aprovechar hasta el último mW de luz emitida para permitir que la cámara obtenga una imagen de la mejor calidad posible en aquellas circunstancias en las que la iluminación externa de la escena no sea la suficiente para su correcto funcionamiento.

Increasingly, infrared (IR) lighting systems are playing a major role in the video surveillance industry, with the number of cameras with integrated illuminators increasing from 34% in 2014 to 78% in 2019. Despite this, these lighting systems have a significant drawback, which is that they are very simple, lacking intelligence. What this means is that they are not able to adapt to the different lighting needs of the scene. In addition, they are often poorly optimized for the specific camera in which they are integrated, so that if the profit of the light was higher, better results could be achieved with the same amount of power. For this reason, it is necessary to design a system capable of controlling the lighting of the different areas of the scene independently and so that it is as optimal as possible in order to take advantage of every last mW of light emitted to allow the camera to obtain an image of the best possible quality in those circumstances where the ambient lighting of the scene is not sufficient enough for its proper functioning.

Creació d'un sintetitzador digital fent ús de Labview

Treball Final de Grau

Serra Gómez, Roger

Tutor/a - Director/a: Roset Juan, Francesc Xavier

Data de publicació: 2020

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

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En aquest TFG es descriurà de forma concisa el necessari per a poder dissenyar un sintetitzador digital en Matlab, des de la part teòrica fins a la part tècnica. No cal saber cap concepte musical per entendre el treball, tot i que es recomana, ja que hi ha apartats d'un nivell avançat. El resultat final és l'obtenció d'aquest sintetitzador de manera exitosa i innovadora. El més interessant és que planteja una nova visió a l'industria de la producció digital. Fins als últims anys, en comptes d'inventar diferents mòduls, ja siguin equalitzadors, compressors, etc, de forma digital el que es feia era intentar emular el component analògic al digital. La producció musical esta evolucionant cap a un entorn més gràfic, sense oblidar el so i precisament això és el que busca el projecte.

En este PFG se describirá de forma concisa lo necesario para poder diseñar un sintetizador digital en Matlab, desde la parte teórica hasta la parte técnica. No hace falta saber ningún concepto musical para entender el proyecto, aunque se recomienda, ya que hay apartados de un nivel avanzado. El resultado final es la obtención de este sintetizador de manera exitosa e innovadora. Lo más interesante es que plantea una nueva visión a la industria de la producción digital. Hasta los últimos años, en vez de inventar diferentes módulos, ya sean ecualizadores, compresores, etc, de forma digital lo que se hacía era intentar emular el componente analógico al digital. La producción musical está evolucionando hacia un entorno más gráfico, sin olvidar el sonido y precisamente eso es lo que busca este proyecto.

The project describes in a concise way what is necessary to create a digital synthesizer in Matlab, from the theorical part to the technical part. It is not necessary to know any musical concept to understand the project, although it is recommended, since there are sections of an advanced level. The principal objective is obtaining the synthesizer in a successful and innovative way. The most interesting thing Is that it presents a new vision to the digital production industry. Until recent years, instead of inventing different modules, like the equalizers, compressors, etc, what was done is trying to emulate the analog component to the digital one. Music production is evolving towards a more graphic environment, without forgetting, of course, the sound and precisely that is what this project is looking for.

Viabilitat Energètica de la Casa TO

Treball Final de Grau

Díaz López, Sergio

Tutor/a - Director/a: Roset Juan, Francesc Xavier

Data de publicació: 2020

Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)

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La finalitat del present document és la de realitzar un estudi de viabilitat energètica en la Casa TO situada al campus Diagonal-Besós de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC). Aquest habitatge té la singularitat d'estar concebut en el seu disseny sota un certamen europeu anomenat ‘Solar Decathlon Europe' (SDE) on les directrius del qual impliquen la construcció d'un prototip sostenible amb el medi ambient, tant és la seva construcció, com a disseny, transport i consum amb una instal·lació fotovoltaica com a principal font energètica. Per tant, en aquest document es determina un marc teòric amb la contextualització de l'habitatge en l'àmbit d'edificacions similars, softwares de certificació energètica utilitzats a l'àmbit estatal, i la presentació de tots els elements constructius i instal·lacions de la Casa TO. Els objectius que es presenten a grans trets són els de proposar diferents estudis i propostes de millora independents entre ells/es amb la possibilitat que es dugui a terme de manera conjunta en diferents àmbits. Algunes d'aquestes propostes o estudis són de caràcter tècnic com la certificació energètica de la construcció mitjançant els softwares CE3X i ‘Herramienta Unificada Lider-Calener' (HULC) proporcionats pel Ministeri de Transició Ecològica i Repte Demogràfic, o el dimensionament d'un sistema d'emmagatzematge d'energia per a brindar una certa autonomia a la casa. Unes altres de caràcter econòmic com l'estudi del sistema tarifari espanyol i la seva conversió al nou sistema de peatges d'accés a la xarxa de distribució i transport de la circular 3/2020, i altres de caràcter normatiu com és la tramitació al sistema d'autoconsum regularitzat per l'estat i les competències regionals de les comunitats autònomes. Així mateix, els resultats obtinguts en l'àmbit econòmic normatiu i tècnic són satisfactoris a excepció de les certificacions energètiques per les limitacions que presenten els softwares recentment comentats, ja que donen una idea aproximada però no reflecteixen la realitat a causa de la no inclusió de filtres interiors en l'habitatge i que no es pot tenir en compte un dels punts més crucials de la Casa TO que són les estratègies passives de climatització. Aquest projecte és el primer realitzat a la Casa TO post construcció i pretén que serveixi com a pont a futurs treballs a la casa pel gran ventall de possibilitats que presenta.

La finalidad del presente documento es la de realizar un estudio de viabilidad energética en la Casa TO ubicada en el campus Diagonal-Besós de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC). Dicha vivienda tiene la singularidad de estar concebida en su diseño bajo un certamen europeo llamado ‘Solar Decathlon Europe' (SDE) cuyas directrices implican la construcción de un prototipo sostenible con el medio ambiente tanto es su construcción, como diseño, transporte y consumo con una instalación fotovoltaica como principal sustento energético. Por ende, en este documento se determina un marco teórico con la contextualización de la vivienda en el ámbito de edificaciones similares, softwares de certificación energética utilizados a nivel estatal, y la presentación de todos los elementos constructivos e instalaciones de la Casa TO. Los objetivos que se presentan a grandes rasgos son los de proponer diferentes estudios y propuestas de mejora independientes entre ellos/as con la posibilidad de llevarse a cabo de forma conjunta en diferentes ámbitos. Algunas de esas propuestas o estudios son de carácter técnico como la certificación energética de la construcción mediante los softwares CE3X y la Herramienta Unificada Lider-Calener (HULC) proporcionados por el Ministerio de Transición Ecológica y Reto Demográfico, o el dimensionamiento de un sistema de almacenamiento de energía para brindar cierta autonomía a la casa. Otras de carácter económico como el estudio del sistema tarifario español y su conversión al nuevo sistema de peajes de acceso a la red de distribución y transporte, y otras de carácter normativo como es la tramitación al sistema de autoconsumo regularizado por el estado y las competencias regionales de las comunidades autónomas. Asimismo, los resultados obtenidos en el ámbito económico normativo y técnico son satisfactorios a excepción de las certificaciones energéticas por las limitaciones que presentan los softwares recién comentados, ya que dan una idea aproximada pero no refleja la realidad debido a la no inclusión de filtros interiores en la vivienda y que no se puede tener en cuenta uno de los puntos más cruciales de la Casa TO que son las estrategias pasivas de climatización. Este proyecto es el primero realizado en la Casa TO post construcción y pretende que sirva como puente a futuros trabajos en la casa por el gran abanico de posibilidades que presenta.

The aim of this project is to carry out an energy feasibility study at Casa TO, located on the ‘Campus Diagonal-Besòs' of the ‘Universitat Politècnica de Catalunya' (UPC). This household has the singularity of being conceived in its design under a European competition called Solar Decathlon Europe (SDE), whose guidelines implies the construction of a sustainable prototype with the environment in its construction, design, transport and consumption with a photovoltaic installation as the main energy source. Therefore, in this document a theoretical framework is determined with the context of the household in the field of similar buildings, energy certification software used at statewide, and the presentation of all the building elements and installations of the ‘Casa TO'. The objectives that are presented in many ways to propose different studies and improving proposals with independence among them alsox1 having the possibility in case it is necessary to carry them combined in different areas. Some of these proposals or studies are of a technical nature, such as the energy certification of buildings using the CE3X software and the ‘Herramienta Unificada Lider-Calener' (HULC) provided by the ‘Ministerio de la Transición Ecológica y el Reto Demográfico', the dimensioning of an energy storage system to provide a certain degree of autonomy to the house. Other economic aspects include the study of the Spanish fare system and its conversion to a new system of access tolls to the distribution and transport grid, as well as regulatory aspects such as the processing of the selfconsumption system regulated by the state and regional competences of the autonomous communities. Moreover, the results obtained in the economic, regulatory and technical fields are satisfactory, except for energy certifications due to the limitations of the software mentioned above. They give an approximate idea but do not reflect the reality because of the non-inclusion of interior filters in the household means that one of the most crucial aspects of the ‘Casa TO' cannot be considered, which are the passive heating and cooling strategies. This project is the first to be carried out at the ‘Casa TO' after construction and is intended to serve as a bridge to future work on the house through the wide range of possibilities it offers.