Morteros acumuladores con parafinas microencapsuladas para el aprovechamiento de la energía solar en suelos radiantes

Esta Tesis plantea la pregunta de si el uso de morteros con parafinas microencapsuladas combinado con colectores solares térmicos puede reducir el consumo de energías convencionales, en un sistema tradicional de suelo radiante. Se pretende contribuir al conocimiento acerca del efecto que produce en el edificio, el calor latente acumulado en suelos radiantes, utilizando morteros de cemento Portland con material de cambio de fase (PCM), en conjunto con la energía solar. Para cumplir con este propósito, la investigación se desarrolla considerando diversos aspectos. En primer lugar, se revisa y analiza la documentación disponible en la actualidad, de almacenamiento de energía mediante calor latente en la construcción, y en particular la aplicación de microcápsulas de PCM en morteros y suelos radiantes. También se revisa la documentación relacionada con la aplicación de la energía solar térmica y en suelo radiante. Se analiza la normativa vigente respecto al material, a los colectores solares y al suelo radiante. Se verifica que no hay normativa relacionada con mortero-PCM, debido a esto se aplica en la investigación una adaptación de la existente. La fase experimental desarrollada esta principalmente dirigida a la cuantificación, caracterización y evaluación de las propiedades físicas, mecánicas y térmicas del mortero de cemento Portland con parafinas microencapsuladas. Los resultados obtenidos y su análisis, permiten conocer el comportamiento de este tipo de morteros, con las diferentes variables aplicadas en la investigación. Además, permite disponer de la información necesaria, para crear una metodología para el diseño de morteros con parafina microencapsulada, tanto del punto de vista de su resistencia a la compresión y contenido de PCM, como de su comportamiento térmico como acumulador de calor. Esto se logra procesando la información obtenida y generando modelos matemáticos, para dosificar mezclas, y predecir la acumulación de calor en función de su composición. Se determinan los tipos y cantidades de PCM, y el cemento más adecuado. Se obtienen importantes conclusiones respecto a los aspectos constructivos a considerar en la aplicación de morteros con PCM, en suelo radiante. Se analiza y evalúa la demanda térmica que se puede cubrir con el suelo radiante, utilizando morteros con parafina microencapsulada, a través de la acumulación de energía solar producida por colectores solares, para condiciones climáticas, técnicas y tipologías constructivas específicas. Se determina que cuando los paneles cubren más de 60 % de la demanda por calefacción, se puede almacenar en los morteros con PCM, el excedente generado durante el día. Se puede cubrir la demanda de acumulación de energía con los morteros con PCM, en la mayoría de los casos analizados. Con esto, se determina que el uso de morteros con PCM, aporta a la eficiencia energética de los edificios, disminuyendo el consumo de energías convencionales, reemplazándola por energía solar térmica. En esta investigación, el énfasis está en las propiedades del material mortero de cemento-PCM y en poder generar metodologías que faciliten su uso. Se aborda el uso de la energía solar, para verificar que es posible su acumulación en morteros con PCM aplicados en suelo radiante, posibilitando el reemplazo de energías convencionales. Quedan algunos aspectos de la aplicación de energía solar a suelo radiante con morteros con PCM, que no han sido tratados con la profundidad que requieren, y que resultan interesantes de evaluar en este tipo de aplicaciones constructivas, como entre otros, los relacionados con la cuantificación de los ahorros de energía en las diferentes estaciones del año, de la estabilización de temperaturas internas, su análisis de costo y la optimización de este tipo de sistemas para utilización en verano, los que dan pie para otras Tesis o proyectos de investigación. ABSTRACT This Thesis proposes the question of whether the use of mortars with microencapsulated paraffin combined with solar thermal collectors can reduce conventional energy consumption in a traditional heating floor system. It aims to contribute to knowledge about the effect that it has on the building, the latent heat accumulated in heating floor, using Portland cement mortars with phase change material (PCM), in conjunction with solar energy. To fulfill this purpose, the research develops it considering various aspects. First, it reviews and analyzes the documentation available today, about energy storage by latent heat in the building, and in particular the application of PCM microcapsules in mortars and heating floors. It also reviews the documentation related to the application of solar thermal energy and heating floor. Additionally, it analyzes the current regulations regarding to material, solar collectors and heating floors. It verifies that there aren’t regulations related to PCM mortar, due to this, it applies an adaptation in the investigation. The experimental phase is aimed to the quantification, mainly, characterization and evaluation of physical, mechanical and thermal properties of Portland cement mortar with microencapsulated paraffin. The results and analysis, which allow us to know the behavior of this type of mortars with different variables applied in research. It also allows having the information necessary to create a methodology for designing mortars with microencapsulated paraffin, both from the standpoint of its resistance to compression and PCM content, and its thermal performance as a heat accumulator. This accomplishes by processing the information obtained, and generating mathematical models for dosing mixtures, and predicting heat accumulation depending on their composition. The research determines the kinds and amounts of PCM, and the most suitable cement. Relevant conclusions obtain it regarding constructive aspects to consider in the implementation of PCM mortars in heating floor. Also, it analyzes and evaluates the thermal demand that it can be covered in heating floor using microencapsulated paraffin mortars, through the accumulation of solar energy produced by solar collectors to weather conditions, technical and specific building typologies. It determines that if the panels cover more than 60% of the demand for heating, the surplus generated during the day can be stored in PCM mortars. It meets the demand of energy storage with PCM mortars, in most of the cases analyzed. With this, it determines that the use of PCM mortars contributes to building energy efficiency, reducing consumption of conventional energy, replacing it with solar thermal energy. In this research approaches the use of solar energy to determine that it’s possible to verify its accumulation in PCM mortars applied in heating floor, enabling the replacement of conventional energy. The emphasis is on material properties of PCM mortar and, in order to generate methodologies to facilitate their use. There are some aspects of solar energy application in PCM mortars in heating floor, which have not been discussed with the depth required, and that they are relevant to evaluate in this kind of construction applications, including among others: the applications related to the energy savings quantification in different seasons of the year, the stabilizing internal temperatures, its cost analysis and optimization of these systems for use in summer, which can give ideas for other thesis or research projects.

Respuesta hipofisaria y ovulatoria de conejas nulíparas alimentadas con dietas suplementadas con ácidos grasos poliinsaturados n-3.

Veinte conejas nulíparas se alimentaron ad libitum desde las 10 a las 16 semanas de edad con dos piensos isofibrosos, isoenergéticos e isoproteicos suplementados con dos fuentes de grasa diferentes: 0,75% de manteca para la dieta control (grupo C; n=10) ó 1,5% de un suplemento (Optomega-50; Optivite International Ltd., España) que contenía un 50% de extracto etérero y 38% de ácidos grasos poli-insaturados n-3 (AG n-3) para la dieta experimental (grupo P; n=10). A las 16 semanas de edad se determinó el consumo de pienso, así como la tasa de ovulación y las concentraciones plasmáticas de progesterona y LH a 0, 60 min, 5, 7 y 9 días post-inducción de ovulación con 20 μg de Gonadorelina (Inducel-GnRH, Lab. Ovejero). El consumo de pienso (150,5 g/d), el pico preovulatorio de LH (149,7±10,9 ng/ml), la tasa de ovulación (95%) y el número de cuerpos lúteos (9,8±0,7) fueron similares entre tratamientos. Las concentraciones plasmáticas de progesterona aumentaron a los 60 minutos (7,13±19 ng/ml) y 5 días (13,3±1,9 ng/ml) con respecto al día 0 (0,7±1,9 ng/ml; P<0.05), permaneciendo elevadas el día 9 en ambos grupos (19,4±1,9 ng/ml). Además, el día 5 y 7 post-inducción, las hembras alimentadas con la dieta P tendieron a tener niveles más elevados de progesterona en sangre que las alimentadas con la dieta C (16,6±1,9 vs.12,6±1,8 y 19,0±1,8 vs. 15,5±2,1 ng/ml, P=0,068 y P=0,082; respectivamente) que coinciden con el momento de la implantación embrionaria en esta especie. Por lo tanto, la suplementación con AG n-3 podría mejorar los niveles de progesterona en sangre y por lo tanto reducir la mortalidad embrionaria en este punto.

Efecto de la edad y el nivel de vitamina E en dietas de pollos broiler sobre la modulación de la respuesta inmune.

La vitamina E pertenece al grupo de nutrientes con capacidad reguladora del sistema inmune (Koutsos y Klasing, 2008). En aves, la vitamina E induce cambios tanto en el sistema inmune innato como en el específico, mejora la función fagocítica de los macrófagos, amortigua la respuesta en fase aguda, disminuye la proporción de heterófilos y potencia la síntesis de anticuerpos (Koutsos y Klasing, 2008; Khan et al., 2012). Recientemente se ha demostrado que parte del efecto de la vitamina E está ligado a su capacidad de actuar directamente sobre factores de transcripción nuclear que modulan la expresión de citoquinas, tales como el factor-Kappa B o el PPAR γ (Koutsos y Klasing, 2008; Nakamura y Omaye, 2009). Por otro lado, el impacto de la vitamina E sobre la modulación del sistema inmune viene definido por factores tales como la edad y la relación dosis-respuesta. En broiler la inclusión en la dieta de niveles moderadamente superiores (25-50 UI/kg dieta) al recomendado por el National Research Council (NRC, 1994; 10 UI/kg) aumenta los títulos de anticuerpos tras la vacunación (Friedman et al., 1998; Leshchinsky y Klasing, 2001; Lin y Chang, 2006). Sin embargo, niveles superiores a 150 UI/kg tienen un efecto supresor sobre la producción de anticuerpos (Koutsos y Klasing, 2008). En relación a la edad es importante determinar aquellos periodos o “ventanas” en los que es necesario estimular el sistema inmune (Kogut, 2009). Un periodo a considerar sería el de las dos primeras semanas de vida del pollo debido a la menor funcionalidad de macrófagos y heterófilos (Kogut, 2009). El presente trabajo tiene como objetivo evaluar el efecto del nivel de Vitamina E y la edad sobre la modulación de la respuesta inmune en pollos. Para ello se estudió el efecto de la inclusión de 40 y 160 ppm de vitamina E en la dieta sobre la expresión de la interleuquina 2 (IL 2), el interferón gamma (IFN γ) y el factor de crecimiento mielomonocítico (MGF) en el bazo de los animales a los 7 y 21 días de edad.

Efecto de la incorporación de γ-tocoferol en dietas para salmón Atlántico (Salmo Salar L.) sobre la composición y metabolismo lipídico

El aceite de pescado ha sido la principal fuente de grasa incluida en la dieta de salmón Atlántico ya que su uso optimiza el crecimiento y aporta grandes cantidades de ácidos grasos poliinsaturados (PUFA) omega 3, principalmente los ácidos eicosapentaenoico (EPA) y docosahexaenoico (DHA). En los años 90 se utilizaba un 24% de aceite de pescado en los piensos para salmón, sin embargo la escasez del recurso y la presión comercial sobre su demanda por parte de distintos sectores ha dado lugar a una progresiva reducción de su inclusión teniendo la industria como objetivo llegar a utilizar en 2020 tan sólo un 8%. Al reducir los niveles de aceite de pescado disminuye el contenido de EPA y DHA aportado, por lo que se hace necesario diseñar estrategias que permitan maximizar la retención de EPA y DHA en los tejidos del animal. De esta forma, la optimización del uso de antioxidantes para prevenir la peroxidación lipídica de los ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (LC-PUFA), puede ser una estrategia a seguir. Entre los antioxidantes empleados en acuicultura destaca la vitamina E. Aunque el α-tocoferol es el isómero principal de la vitamina E, estudios recientes sugieren que el γ-tocoferol presenta igualmente una potente actividad antioxidante. Sin embargo, hasta la fecha no hay muchos estudios con salmón Atlántico empleando γ-tocoferol como principal isómero añadido en la dieta. Además de su función como antioxidante, en investigaciones recientes la vitamina E ha mostrado capacidad para inducir de manera directa o indirecta la expresión de genes que codifican enzimas implicadas en el metabolismo de los ácidos grasos. Con esta perspectiva el presente trabajo tiene como principal objetivo determinar si la incorporación de 300 ppm de γ-tocoferol a la dieta del salmón da lugar a una mayor capacidad antioxidante en los tejidos del animal, disminuyendo la oxidación lipídica in vivo y afectando tanto a la composición como al metabolismo lipídico. Un total de 180 esguines de salmón Atlántico (Salmo Salar) con un peso inicial de 137,4 ± 1g fueron distribuidos al azar y uniformemente en 6 tanques y fueron alimentados con una de las tres dietas experimentales. Se aportó agua salada a los tanques y la temperatura se mantuvo a 12°C. Las dietas experimentales se formularon para tener: bajo contenido en EPA y DHA (CB); alto en EPA y DHA (CA); y con bajos niveles de EPA y DHA pero con un suplemento de 300 ppm de γ-tocoferol como antioxidante (CB+γtoc). Las dietas fueron suministradas en tanques duplicados durante 14 semanas. Al final del experimento, se sacrificaron 4 peces de cada tanque y se tomaron muestras de hígado y filete izquierdo para realizar el análisis de ácidos grasos y de expresión génica. A pesar de que los peces alimentados con la dieta CB+γtoc presentaron 3 veces más concentración de γ-tocoferol en los tejidos, la administración de esta dieta no tuvo un efecto significativo (P>0.05) sobre la composición de EPA, DHA y ácido araquidónico (ARA) en los tejidos del salmón. Los resultados del análisis de expresión de genes mostraron que la incorporación de 300 ppm de γ-tocoferol dio lugar a una cierta inhibición del metabolismo lipídico tanto de genes relacionados con la β-oxidación como de aquellos relacionados con la síntesis de LC-PUFA. En cuanto al sistema de defensa antioxidante GPx4, los resultados indicaron que no hubo efecto estimulatorio del γ-tocoferol sobre el mismo. Sin embargo, se observó un aumento de omega 3 totales (P<0.05) en el músculo del animal. La incorporación de 300 ppm de γ-tocoferol tuvo un efecto limitado sobre la composición lipídica y un efecto inhibitorio del metabolismo lipídico a nivel de expresión.

Mortero de cemento Portland con parafinas microencapsuladas

Se muestran resultados y análisis de características físicas y mecánicas de morteros con PCM.

Digestibilidad y respuesta ovárica de conejas reproductoras alimentadas con dietas suplementadas con ácidos grasos poliinsaturados n-3

Aumentar el número de gazapos destetados por coneja y parto es un objetivo importante para incrementar la rentabilidad del sector cunícola industrial con efectos directos. La mejora genética de la prolificidad en las líneas de madres ha demostrado ser una estrategia eficaz para alcanzar este objetivo; sin embargo otras vías, como la influencia de diferentes fuentes de grasa en las dietas de conejas reproductoras, han sido muy poco estudiadas. Los ácidos grasos (AG) n-3 interfieren en la fisiología reproductiva porque pueden modular las enzimas involucradas en el metabolismo de las prostaglandinas y del colesterol que es el precursor de los esteroides como la progesterona (revisado en Gulliver et al., 2012). El objetivo de este trabajo es estudiar si la suplementación con AG poliinsaturados (PUFA) n-3 de las dietas de conejas durante la recría puede afectar a la tasa de ovulación y a la síntesis esteroidogénica ovárica determinada mediante las concentraciones de progesterona plasmática.

Efecto de dos dietas hipocalóricas y su combinación con ejercicio físico sobre la tasa metabólica basal y la composición corporal

El Síndrome Metabólico (SMet) se diagnostica por el cumplimiento de al menos tres criterios: hipertrigliceridemia, HDL-C disminuido, hipertensión arterial, glucemia alterada en ayunas y obesidad. Dicha obesidad constituiría el punto inicial para el desarrollo del SMet. Según la evidencia científica, las dietas hipocalóricas, incluyendo la mediterránea y la reducida en grasa con alto contenido en carbohidratos, reducen la masa grasa (MG) de estos pacientes y su efecto se potencia al combinarse con ejercicio físico (EF), pero se desconoce aún su influencia sobre la tasa metabólica basal (TMB). Objetivo: Conocer el efecto de dos dietas hipocalóricas: mediterránea y baja en grasas, combinadas o no con EF, sobre la TMB y la composición corporal (CC) de adultos con SMet. Métodos: 36 voluntarios, > 50 años, ambos sexos, con diagnóstico de SMet. Se asignaron aleatoriamente a uno de los cuatro grupos de intervención: Dieta hipocalórica mediterránea (MED), Dieta hipocalórica baja en grasa (CHO) ó ambas asociadas a EF (MEDE y CHOE respectivamente). Se evaluó CC (antropometría) y TMB (calorimetría indirecta) antes y después de la intervención. Resultados: La adición de EF a los dos tratamientos hipocalóricos produjo mayor pérdida de peso y MG que las dietas por sí solas, siendo esta pérdida en CHOE > MEDE (p < 0,05). Dichos grupos descendieron la TMB siendo MEDE > CHOE (p < 0,05). La Dieta Mediterránea, combinada o no con EF, disminuyó la MM siendo MEDE > MED (p < 0,05). Conclusiones: CHOE fue el tratamiento que mayor pérdida de peso y MG produjo, induciendo menor reducción de TMB y manteniendo un mejor perfil de CC que MEDE.

Parámetros productivos y digestivos de gazapos de engorde alimentados con dietas enriquecidas con aceite de salmón

El objetivo del presente trabajo ha sido determinar el efecto de la suplementación de ácidos grasos poliinsaturados n-3 sobre los parámetros productivos y digestivos en gazapos durante el período de cebo (30-60 días). Para ellos se formularon dos piensos que únicamente diferían en la fuente de grasa: manteca (grupo CON) o un producto comercial a base de aceite de salmón rico en ácidos grasos poliinsaturados n-3 (PUFA). En ambos casos, el nivel de inclusión de grasa fue de 7,5 g/kg de pienso. Cada uno de los piensos se administró a 12 camadas de gazapos de 8 animales cada una. En la mitad de las camadas de cada tratamiento se determinó semanalmente el consumo de pienso (CMD) y la ganancia de peso vivo (GMD) de los animales y al final de la prueba se sacrificaron 4 animales de cada camada. En la otra mitad de las camadas, se sacrificaron 2 gazapos de cada una de los 30 (destete), 45 y 60 días de vida para analizar los parámetros de fermentación cecal y la morfología ileal. No se encontraron diferencias (P>0,05) entre tratamientos en el CMD, GMD, índice de conversión del alimento, peso al sacrificio, pero de la canal, pH y concentración de NH3-N en el contenido cecal, ni en la morfología ileal (longitud de vellosidades y profundidad de criptas). Los gazapos suplementados con PUFA presentaron mayores (P<0,001) concentraciones de ácidos grasos volátiles en el ciego a los 30 y 45 días de edad que los gazapos control y se observó una tendencia (P=0,062) a este efecto a los 60 días de edad. En conclusión, la sustitución del manteca por PUFA en la dieta no afectó al rendimiento productivo de los gazapos, pero incrementó la fermentación de la digesta en el ciego.

Respuesta reproductiva de conejas alimentadas con dietas enriquecidas con aceite de salmón

Un total de 136 conejas luníparasse alimentaron ad libitum desde las 10 semanas de edad con dos piensos isofibrosos, isoenergéticos e isoproteicos formulados con dos fuentes de grasa diferentes: manteca (grupo C; n=68) y un suplemento a base de aceite de salmón rico en ácidos grasos poliinsaturados (PUFA) n=3 (grupo P, n=68) con un nivel de inclusión de 1,5% (7,5g/kg) hasta el primer parto y de 3% (15g/kg) hasta el 2º destete. El peso y la composición corporal de las conejas a lo largo del estudio fueron similares entre grupos a pesar de que las conejas del grupo P redujeron el consumo al incrementar el nivel de inclusión de PUFA n-3. La prolificidad, el peso de los gazapos al nacimiento y el número de destetados fue similar en los dos grupos pero en los gazapos del grupo C la ganancia media diaria tendió a ser mayo, así como su peso al destete. No obstante, la fertilidad media fue más de un 12% superior en las conejas del grupo P, por lo que, el número estimado de gazapos destetados por coneja y año resultó mayor en ellas. En conclusión, el incremento en los niveles de inclusión de ácidos grasos poliisaturados n-3 de 7,5 a 15 g/kg después del primer parto disminuyó el consumo de las madres reduciendo el crecimiento de sus camadas pero incidiendo positivamente sobre su fertilidad.

Las dietas suplementadas con ácidos grasos poliinsaturados n-3 mejoran el desarrollo fetoplacentario de las conejas

Un total de 74 conejas nulíparas de 8 semanas de edad se distribuyeron al azar en dos grupos desde la recría hasta el primer parto. Se alimentaron con dos piensos isofibrosos, isoenergéticos e isoproteicos formulados con dos fuentes de grasa diferentes: manteca (grupo Control, n=34) y un suplemento a base de aceite de salmón rico en ácidos grasos poliinsatura-dos (AGPI) n-3 (grupo AGPI, n= 34) con un nivel de inclusión del 6% (30 g/kg). Durante la recría recibieron 130 g/día y 10 días antes de la inseminación se alimentaron ad libitum. Las tres primeras semanas de gestación, se restringieron de nuevo y consumieron pienso ad libitum la última semana de la misma. De cada grupo, 5 animales fueron eutanasiados el día 28 de gestación para determinar el desarrollo feto-placentario, y en el resto, la gestación se llevó a término para determinar los parámetros productivos de fertilidad y prolificidad. El consumo de las conejas suplementadas fue menor que el de las controles durante su disposición ad libitum. Aunque no hubo diferencias en el recuento de cuerpos lúteos ni de fetos el día 28 de gestación, el grosor de la placenta fetal (laberinto) y los fetos de las conejas suplementadas fueron significativamen -te mayores a los del grupo control. Hecho que se explicaría por la correlación positiva observada entre ambos parámetros y que no se observó con la parte maternal (decidua) de la placenta. La suplementación del pienso con AGPI n-3 también mejoró el número de nacidos vivos y muertos. En conclusión, la inclusión de AGPI n-3 aunque disminuye el consumo, mejora el desarrollo feto-placentario y los parámetros productivos de las conejas.