Análisis del comportamiento de diferentes tecnologías de aerogeneradores ante ráfagas de viento y huecos de tensión

[ES]Ante el desarrollo que está experimentando la energía eólica en la actualidad, suponiendo un porcentaje cada vez más elevado de la totalidad de la potencia instalada, la adecuación de los requisitos técnicos que ha de cumplir esta tecnología para minimizar su impacto sobre la red eléctrica se ha convertido en una prioridad. Para aprovechar al máximo los beneficios medioambientales que presenta el aprovechamiento del viento como fuente de energía, se deben estudiar alternativas para mejorar su comportamiento ante ráfagas de viento y huecos de tensión. En este documento se incluye una breve explicación del funcionamiento de las tres diferentes tecnologías de aerogeneradores, así como los problemas que derivan de la aparición de huecos de tensión y el comportamiento que presentan ante variaciones en la velocidad de viento. Se comprueba, a su vez, el modo de operación y la eficacia de las posibles soluciones que existen en la actualidad para minimizar el impacto que los inconvenientes de la energía eólica tienen sobre la red y la calidad del suministro eléctrico mediante la realización de simulaciones.

Duplicidades, concurrencias e ineficiencias en el entramado institucional vasco

[ES]El trabajo parte de una clarificación del concepto de duplicidad funcional administrativa distinguiéndolo de las concurrencias y las ineficiencias, y plantea un enfoque selectivo a la hora de afrontarlas. Se analizan los ámbitos críticos para la aparición de duplicidades e ineficiencias y sus posibles causas, para, posteriormente, examinar los instrumentos jurídicos de que disponemos para evitarlas o encauzarlas valorando su efectividad en las políticas de ingreso y de gasto, y finalmente realizar propuestas. El trabajo analiza, asimismo, recientes iniciativas legislativas (ley municipal de Euskadi y ley de administración pública vasca) que prevén cambios significativos en la institucionalización interna y en las relaciones entre Administraciones Públicas, vascas valorando sus novedades e insuficiencias como instrumento para superar las duplicidades.

Estudios sobre la distribución de recubrimientos NSR y SCR en catalizadores monolíticos de doble capa para la eliminación de NOx

Título: Estudios sobre la distribución de recubrimientos NSR y SCR en catalizadores monolíticos de doble capa para la eliminación de NOx. Resumen: el desarrollo tecnológico, la necesidad inherente del transporte y el crecimiento exponencial de la población en los últimos 50 años han incrementado el número de vehículos motorizados de forma masiva. Como consecuencia, la contaminación del aire cada vez más evidente se ha convertido en un problema crítico a nivel global que es necesario remediar. La principal problemática de los vehículos diesel es el incremento de las emisiones de NOx debido a sus condiciones de operación (atmosfera oxidante). Para el control de las emisiones de NOx y el cumplimiento de la normativa Euro 6 que está por llegar, se han desarrollado tecnologías como la basada en el almacenamiento y reducción de NOx (NSR) o la reducción catalítica selectiva (urea – SCR). Sin embargo, la tecnología NSR no es capaz de cumplir los estándares establecidos debido a la producción de NH3 nocivo como subproducto y la tecnología SCR requiere de un costoso y voluminoso tanque de urea difícil de incorporar en el sistema. Una alternativa para lidiar con ambos problemas es la combinación de ambas tecnologías a través de catalizadores monolíticos de doble capa NSR – SCR. Esta combinación es capaz de aprovechar el NH3 generado en el catalizador aguas abajo NSR para reducir una cantidad de NOx adicional en el catalizador aguas arriba SCR sin la necesidad de incorporar un sofisticado sistema de alimentación de urea para la completa eliminación. El objetivo principal de este trabajo es estudiar el mecanismo de eliminación de NOx en esta clase de catalizadores combinados.

Cuerno electroacústico: restauración de patrimonio en la UPV/EHU

Dirigido por JON BARREDO en colaboración de MAITE INSAUSTI. Diseño gráfico y tratamiento de la imágen HAYDÉ NEGRO .-- 54 p.

Avances en el modelado de la combustión de biomasa en spouted bed cónico

290 p.

Optimization of the pyrolysis process for the production of a biomass derived reducing agent and hydrogen-rich gases

221 p.

Advanced Reaction Systems for Hydrogen Production

[EN] This PhD work started in March 2010 with the support of the University of the Basque Country (UPV/EHU) under the program named “Formación de Personal Investigador” at the Chemical and Environmental Engineering Department in the Faculty of Engineering of Bilbao. The major part of the Thesis work was carried out in the mentioned department, as a member of the Sustainable Process Engineering (SuPrEn) research group. In addition, this PhD Thesis includes the research work developed during a period of 6 months at the Institut für Mikrotechnik Mainz GmbH, IMM, in Germany. During the four years of the Thesis, conventional and microreactor systems were tested for several feedstocks renewable and non-renewable, gases and liquids through several reforming processes in order to produce hydrogen. For this purpose, new catalytic formulations which showed high activity, selectivity and stability were design. As a consequence, the PhD work performed allowed the publication of seven scientific articles in peer-reviewed journals. This PhD Thesis is divided into the following six chapters described below. The opportunity of this work is established on the basis of the transition period needed for moving from a petroleum based energy system to a renewable based new one. Consequently, the present global energy scenario was detailed in Chapter 1, and the role of hydrogen as a real alternative in the future energy system was justified based on several outlooks. Therefore, renewable and non-renewable hydrogen production routes were presented, explaining the corresponding benefits and drawbacks. Then, the raw materials used in this Thesis work were described and the most important issues regarding the processes and the characteristics of the catalytic formulations were explained. The introduction chapter finishes by introducing the concepts of decentralized production and process intensification with the use of microreactors. In addition, a small description of these innovative reaction systems and the benefits that entailed their use were also mentioned. In Chapter 2 the main objectives of this Thesis work are summarized. The development of advanced reaction systems for hydrogen rich mixtures production is the main objective. In addition, the use and comparison between two different reaction systems, (fixed bed reactor (FBR) and microreactor), the processing of renewable raw materials, the development of new, active, selective and stable catalytic formulations, and the optimization of the operating conditions were also established as additional partial objectives. Methane and natural gas (NG) steam reforming experimental results obtained when operated with microreactor and FBR systems are presented in Chapter 3. For these experiments nickel-based (Ni/Al2O3 and Ni/MgO) and noble metal-based (Pd/Al2O3 and Pt/Al2O3) catalysts were prepared by wet impregnation and their catalytic activity was measured at several temperatures, from 973 to 1073 K, different S/C ratios, from 1.0 to 2.0, and atmospheric pressure. The Weight Hourly Space Velocity (WHSV) was maintained constant in order to compare the catalytic activity in both reaction systems. The results obtained showed a better performance of the catalysts operating in microreactors. The Ni/MgO catalyst reached the highest hydrogen production yield at 1073 K and steam-to-carbon ratio (S/C) of 1.5 under Steam methane Reforming (SMR) conditions. In addition, this catalyst also showed good activity and stability under NG reforming at S/C=1.0 and 2.0. The Ni/Al2O3 catalyst also showed high activity and good stability and it was the catalyst reaching the highest methane conversion (72.9 %) and H2out/CH4in ratio (2.4) under SMR conditions at 1073 K and S/C=1.0. However, this catalyst suffered from deactivation when it was tested under NG reforming conditions. Regarding the activity measurements carried out with the noble metal-based catalysts in the microreactor systems, they suffered a very quick deactivation, probably because of the effects attributed to carbon deposition, which was detected by Scanning Electron Microscope (SEM). When the FBR was used no catalytic activity was measured with the catalysts under investigation, probably because they were operated at the same WHSV than the microreactors and these WHSVs were too high for FBR system. In Chapter 4 biogas reforming processes were studied. This chapter starts with an introduction explaining the properties of the biogas and the main production routes. Then, the experimental procedure carried out is detailed giving concrete information about the experimental set-up, defining the parameters measured, specifying the characteristics of the reactors used and describing the characterization techniques utilized. Each following section describes the results obtained from activity testing with the different catalysts prepared, which is subsequently summarized: Section 4.3: Biogas reforming processes using γ-Al2O3 based catalysts The activity results obtained by several Ni-based catalysts and a bimetallic Rh-Ni catalyst supported on magnesia or alumina modified with oxides like CeO2 and ZrO2 are presented in this section. In addition, an alumina-based commercial catalyst was tested in order to compare the activity results measured. Four different biogas reforming processes were studied using a FBR: dry reforming (DR), biogas steam reforming (BSR), biogas oxidative reforming (BOR) and tri-reforming (TR). For the BSR process different steam to carbon ratios (S/C) from 1.0 to 3.0, were tested. In the case of BOR process the oxygen-to-methane (O2/CH4) ratio was varied from 0.125 to 0.50. Finally, for TR processes different S/C ratios from 1.0 to 3.0, and O2/CH4 ratios of 0.25 and 0.50 were studied. Then, the catalysts which achieved high activity and stability were impregnated in a microreactor to explore the viability of process intensification. The operation with microreactors was carried out under the best experimental conditions measured in the FBR. In addition, the physicochemical characterization of the fresh and spent catalysts was carried out by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy (ICP-AES), N2 physisorption, H2 chemisorption, Temperature Programmed Reduction (TPR), SEM, X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and X-ray powder Diffraction (XRD). Operating with the FBR, conversions close to the ones predicted by thermodynamic calculations were obtained by most of the catalysts tested. The Rh-Ni/Ce-Al2O3 catalyst obtained the highest hydrogen production yield in DR. In BSR process, the Ni/Ce-Al2O3 catalyst achieved the best activity results operating at S/C=1.0. In the case of BOR process, the Ni/Ce-Zr-Al2O3 catalyst showed the highest reactants conversion values operating at O2/CH4=0.25. Finally, in the TR process the Rh-Ni/Ce-Al2O3 catalyst obtained the best results operating at S/C=1.0 and O2/CH4=0.25. Therefore, these three catalysts were selected to be coated onto microchannels in order to test its performance under BOR and TR processes conditions. Although the operation using microreactors was carried out under considerably higher WHSV, similar conversions and yields as the ones measured in FBR were measured. Furthermore, attending to other measurements like Turnover Frequency (TOF) and Hydrogen Productivity (PROD), the values calculated for the catalysts tested in microreactors were one order of magnitude higher. Thus, due to the low dispersion degree measured by H2-chemisorption, the Ni/Ce-Al2O3 catalyst reached the highest TOF and PROD values. Section 4.4: Biogas reforming processes using Zeolites L based catalysts In this section three type of L zeolites, with different morphology and size, were synthesized and used as catalyst support. Then, for each type of L zeolite three nickel monometallic and their homologous Rh-Ni bimetallic catalysts were prepared by the wetness impregnation method. These catalysts were tested using the FBR under DR process and different conditions of BSR (S/C ratio of 1.0 and 2.0), BOR (O2/CH4 ratio of 0.25 and 0.50) and TR processes (at S/C=1.0 and O2/CH4=0.25). The characterization of these catalysts was also carried out by using the same techniques mentioned in the previous section. Very high methane and carbon dioxide conversion values were measured for almost all the catalysts under investigation. The experimental results evidenced the better catalytic behavior of the bimetallic catalysts as compared to the monometallic ones. Comparing the catalysts behavior with regards to their morphology, for the BSR process the Disc catalysts were the most active ones at the lowest S/C ratio tested. On the contrary, the Cylindrical (30–60 nm) catalysts were more active under BOR conditions at O2/CH4=0.25 and TR processes. By the contrary, the Cylindrical (1–3 µm) catalysts showed the worst activity results for both processes. Section 4.5: Biogas reforming processes using Na+ and Cs+ doped Zeolites LTL based catalysts A method for the synthesis of Linde Type L (LTL) zeolite under microwave-assisted hydrothermal conditions and its behavior as a support for heterogeneously catalyzed hydrogen production is described in this section. Then, rhodium and nickel-based bimetallic catalysts were prepared in order to be tested by DR process and BOR process at O2/CH4=0.25. Moreover, the characterization of the catalysts under investigation was also carried out. Higher activities were achieved by the catalysts prepared from the non-doped zeolites, Rh-Ni/D and Rh-Ni/N, as compared to the ones supported on Na+ and Cs+ exchanged supports. However, the differences between them were not very significant. In addition, the Na+ and Cs+ incorporation affected mainly to the Disc catalysts. Comparing the results obtained by these catalysts with the ones studied in the section 4.4, in general worst results were achieved under DR conditions and almost the same results when operated under BOR conditions. In Chapter 5 the ethylene glycol (EG) as feed for syngas production by steam reforming (SR) and oxidative steam reforming (OSR) was studied by using microchannel reactors. The product composition was determined at a S/C of 4.0, reaction temperatures between 625°C and 725°C, atmospheric pressure and Volume Hourly Space Velocities (VHSV) between 100 and 300 NL/(gcath). This work was divided in two sections. The first one corresponds to the introduction of the main and most promising EG production routes. Then, the new experimental procedure is detailed and the information about the experimental set-up and the measured parameters is described. The characterization was carried out using the same techniques as for the previous chapter. Then, the next sections correspond to the catalytic activity and catalysts characterization results. Section 5.3: xRh-cm and xRh-np catalysts for ethylene glycol reforming Initially, catalysts with different rhodium loading, from 1.0 to 5.0 wt. %, and supported on α-Al2O3 were prepared by two different preparation methods (conventional impregnation and separate nanoparticle synthesis). Then, the catalysts were compared regarding their measured activity and selectivity, as well as the characterization results obtained before and after the activity tests carried out. The samples prepared by a conventional impregnation method showed generally higher activity compared to catalysts prepared from Rh nanoparticles. By-product formation of species such as acetaldehyde, ethane and ethylene was detected, regardless if oxygen was added to the feed or not. Among the catalysts tested, the 2.5Rh-cm catalyst was considered the best one. Section 5.4: 2.5Rh-cm catalyst support modification with CeO2 and La2O3 In this part of the Chapter 5, the catalyst showing the best performance in the previous section, the 2.5Rh-Al2O3 catalyst, was selected in order to be improved. Therefore, new Rh based catalysts were designed using α-Al2O3 and being modified this support with different contents of CeO2 or La2O3 oxides. All the catalysts containing additives showed complete conversion and selectivities close to the equilibrium in both SR and OSR processes. In addition, for these catalysts the concentrations measured for the C2H4, CH4, CH3CHO and C2H6 by-products were very low. Finally, the 2.5Rh-20Ce catalyst was selected according to its catalytic activity and characterization results in order to run a stability test, which lasted more than 115 hours under stable operation. The last chapter, Chapter 6, summarizes the main conclusions achieved throughout this Thesis work. Although very high reactant conversions and rich hydrogen mixtures were obtained using a fixed bed reaction system, the use of microreactors improves the key issues, heat and mass transfer limitations, through which the reforming reactions are intensified. Therefore, they seem to be a very interesting and promising alternative for process intensification and decentralized production for remote application.

Valorization of scrap tires pyrolysis oil (STPO) through a 2-stage hydrotreating-hydrocracking strategy. Process variables and kinetic modeling

232 p.

Proceso catalítico de transformación de dimetil éter en olefinas (DTO)

325 p.

Diseño de catalizadores bifuncionales para el proceso de hidrocraqueo de poliestireno en fase líquida aplicado a la valorización de residuos plásticos

356 p.

Biodegradable thermoplastic elastomers: tuning viscoelastic properties and shape memory

286 p.

Propiedades básicas de materiales soporte y parámetros de control en biofiltración.

[ES]En la problemática medioambiental generada por la contaminación atmosférica hay tres aspectos que marcan las directrices de actuación institucional: la presión social, la legislación vigente y la tecnología disponible. En cuanto a este último aspecto, la biofiltración es una tecnología eficaz, asequible y sostenible basada en la actividad biodegradadora de microorganismos específicos adheridos a la superficie de un material soporte que constituye el lecho del biofiltro. La elección de un material soporte adecuado es de especial importancia para asegurar el correcto funcionamiento de los biofiltros. Esta decisión está basada en las propiedades intrínsecas del material que deben ser analizadas previamente a su uso. En este proyecto se ha seleccionado cuales son estas propiedades básicas a partir de una revisión bibliográfica, destacando la capacidad de retención de humedad, superficie específica, porosidad, y estabilidad física y química del material. En este trabajo, también se han fijado los parámetros de control que deben ser medidos de forma rutinaria en un biofiltro para asegurar la eficacia del tratamiento de descontaminación. En base a la información bibliográfica recopilada, se ha concluido que los parámetros básicos son pH, temperatura, contenido de humedad del lecho y pérdidas de carga. A nivel experimental, se han medido las pérdidas de carga generadas en biofiltros empacados con tres materiales soportes que son de especial interés para una investigación posterior a desarrollar por el grupo Biofiltración de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU). Durante el período de arranque inicial de los tres biofiltros, las pérdidas de carga medidas fueron muy bajas en los tres casos, aunque algo superiores cuando la alimentación era en sentido ascendente frente al flujo descendente. Sin embargo, cuando se midieron las pérdidas de carga bajo condiciones de encharcamiento del lecho, que es una de las situaciones más problemáticas en un biofiltro, todos los soportes presentaron un aumento puntual de la pérdida de carga aunque la tendencia en los días posteriores fue claramente descendente, recuperando valores de operación habituales. La comparativa del comportamiento frente a las pérdidas de carga permitió seleccionar el soporte más idóneo de los tres analizados, aunque los otros dos podrían ser alternativas viables en caso de sustitución.

Revisión bibliográfica del tratamiento de biogás por biofiltración.

[ES]En el siguiente trabajo se ha realizado una revisión bibliográfica en la que se muestran los resultados obtenidos al llevar a cabo la purificación del biogás y/o la eliminación del metano, en los casos en los que su valorización no sea posible, mediante métodos biológicos (biofiltración). Se recogen asimismo las diversas fuentes desde las que se genera el biogás (generación incontrolada o producción controlada) junto con las concentraciones típicas de todos los compuestos que pueden formar su composición. En la purificación del biogás se ha estudiado la eliminación de compuestos perjudiciales para el aprovechamiento energético del biogás, como son el sulfuro de hidrógeno (H2S), los mercaptanos y los siloxanos. Para el estudio de los compuestos a eliminar se ha diferenciado entre distintas configuraciones de biorreactores (biofiltros, biofiltros percoladores y biolavadores) y para cada una de ellas se han recogido datos representativos como la temperatura óptima de operación, las diferencias entre operar a pH ácido o básico (teniendo en cuenta que el pH natural de operación es ácido pero que en estas condiciones la solubilidad del H2S es menor y el relleno se deteriora con mayor rapidez). También se ha analizado la influencia de la cantidad de oxígeno necesario para garantizar la degradación total de los contaminantes y evitar la acumulación de depósitos de azufre, llegando incluso a necesitarse proporciones de O2/H2S de 49.2 para la oxidación completa del H2S. Se ha estudiado también la cantidad necesaria de nitrógeno (nutriente) en los procesos llevados a cabo en condiciones anaerobias (cercana a 200 mgN-NO3 -/L), así como el efecto que tienen los compuestos producidos en la oxidación parcial (azufre elemental (S0), metanol, formaldehido, etc.) en el funcionamiento del sistema.

Granulometría de polvos metálicos mediante procesado de imágenes.

[ES]Este documento va a estudiar el desarrollo de un método alternativo de análisis granulométrico de polvos metálicos de láser cladding por procesamiento digital de imágenes. El concepto de tamaño de partícula, la cual, normalmente, tiene forma irregular, es muy importante de cara a controlar de manera fiable ciertas fases de procesos industriales. Un buen control del tamaño de partícula y de su forma repercute en una mayor calidad del proceso y del producto final. Tradicionalmente, el análisis granulométrico en procesos industriales se ha realizado por el método de tamizado, un método mecánico que consiste en que la muestra de polvo atraviese sucesivamente mallas con orificios progresivamente decrecientes. En los últimos años, los avances tecnológicos han revolucionado los procesos industriales. En concreto, campos como la visión artificial han adquirido gran presencia por tener como ventajas una alta velocidad de operación, gran capacidad de aumento, funcionamiento las 24 horas del día o la repetitividad de las medidas. Su objetivo es normalmente comprobar la conformidad de una pieza de acuerdo a ciertos requisitos especificados. Se propone un método adaptado a las nuevas tecnologías. En concreto, se busca ganar en información, fiabilidad, rapidez y repetitividad respecto a los métodos granulométricos clásicos. Se van a desarrollar algoritmos de análisis haciendo uso de herramientas informáticas y el software comercial Matlab. En el análisis, se van a crear indicadores que permitan caracterizar la muestra con la mayor fiabilidad posible. Finalmente, se van a aplicar los métodos desarrollados en muestras de polvo reales y diversas para comprobar el buen funcionamiento del método.

Diseño y fabricación de un instrumento coaxial para cirugía laparoscópica.

[ES]En este trabajo se ha diseñado un producto secundario con una fijación extra en formato trocar para operaciones percutáneas dirigidas por sistemas de imagen. Este instrumento que hasta ahora era inexistente en el mercado actuará como túnel, permitiendo la introducción de agujas de radiofrecuencia y biopsia por su interior. La particularidad de este producto es el diseño del sistema de sujeción, que garantizará al cirujano que el punto a intervenir sea el mismo durante toda la operación. Este diseño se ha realizado después de hacer un estudio en profundidad de las alternativas existentes de los sistemas de fijación en el campo de la medicina oncológica y el sector industrial. Además se detalla el material de cada elemento del producto en base a la norma sanitaria correspondiente, también se explica el proceso más adecuado para la fabricación de dichos elementos y por último se realiza un cálculo sencillo del pandeo de la aguja, que garantice un uso óptimo del instrumento.