MOFs basados en metaloporfirinas: diseño estructural orientado a la biomimetización de sus propiedades naturales

La Ciencia y Tecnología de Materiales tiene el reto permanente de desarrollar y mejorar materiales multifuncionales y respetuosos con el medio ambiente. En este sentido, los materiales de tipo MOF (Metal-Organic Framework) están siendo objeto de un gran interés, ya que las redes sólidas de coordinación (especialmente, las porosas) presentan aplicaciones en campos en los que la sociedad manifiesta una demanda creciente de ciencia y tecnología, como el almacenamiento y transporte de energía, la captura de gases con efecto invernadero, la catálisis heterogénea y la liberación controlada de fármacos, entre otros. En este contexto, el presente trabajo se planteó con el objetivo de desarrollar nuevos materiales de tipo MOF basados en metaloporfirinas, al objeto de mimetizar las funciones que desempeñan las mismas en los sistemas biológicos, con el fin de reproducirlas en el estado sólido. Para ello, se han escogido biometales como el hierro y el cobalto: característicos de estos sistemas, de bajo coste y medioambientalmente respetuosos. Por otra parte, las porfirinas seleccionadas han sido las siguientes: TPP (meso-tetra-4-fenilporfirina), TCPP (meso-tetra-4-carboxifenilporfirina) y TPPS (meso-tetra-4-sulfonatofenilporfirina). Estas tres moléculas conforman un conjunto de ligandos que difieren ligeramente en sus grupos funcionales. Asimismo, en ocasiones, se ha utilizado un ligando secundario dipiridínico (4,4´-bipiridina) que ha actuado como espaciador. El diseño de las síntesis se ha centrado tanto en las combinaciones adecuadas de metales y ligandos como en la selección de las técnicas de síntesis. Así, se han obtenido cinco nuevos compuestos, que se han sintetizado en condiciones solvotermales suaves o mediante radiación microondas. La caracterización preliminar de los mismos se ha llevado a cabo mediante análisis cuantitativo, espectroscopia infrarroja y Raman, difracción y fluorescencia de rayos X y medidas de densidad. El estudio estructural se ha realizado mediante difractometría de rayos X y el estudio térmico se ha llevado a cabo mediante termogravimetría y termodifractometría. En los casos en que ha resultado procedente, también se han caracterizado los compuestos mediante espectroscopia ultravioleta-visible (UV-Vis), Mössbauer y resonancia paramagnética electrónica (EPR) y mediante medidas de la susceptibilidad magnética. Asimismo, ocasionalmente, se han realizado cálculos mecano-cuánticos basados en la teoría del funcional de la densidad (DFT) y medidas catalíticas. El primero de los cinco compuestos obtenidos, de fórmula [FeTCPP], es quiral y destaca por ser la tercera estructura 2D publicada basada en esta porfirina. La formación de este compuesto está condicionada por la oxidación de los iones de hierro y por la existencia de grupos carboxílicos en la porfirina. Por otra parte, con la participación del espaciador 4,4´-bipiridina (bipy) se han obtenido tres redes 1D. Así, la estructura cristalina del compuesto ([FeTPPbipy]•)n se explica mediante la formación de radicales neutros que se estabilizan en un empaquetamiento que permite la formación de enlaces entre los grupos fenílicos de distintas cadenas. La formación de estos enlaces queda corroborada por la existencia de significativas interacciones antiferromagnéticas. Por otra parte, en el compuesto [CoTPP(bipy)]•([CoTPP])0.22•(TPP)0.78, la disposición de las cadenas deja grandes huecos en la red que se ocupan con porfirinas tanto coordinadas como sin coordinar. El tercero de estos compuestos 1D presenta la fórmula [CoTPPS0.5(bipy)(H2O)2]•6H2O y destaca porque la extensión de las cadenas se produce por la alternancia de dos tipos de octaedros de CoII. La naturaleza de los grupos sulfonato de la porfirina TPPS es determinante para comprender la intrincada red de enlaces de hidrógeno de este compuesto, que propician la formación de una red interpenetrada caracterizada por su gran estabilidad térmica (hasta los 370ºC). Finalmente, con la porfirina TCPP se ha obtenido un segundo compuesto de fórmula -O-[FeTCPP]2•nDMF (n≈ 16; DMF = dimetilformamida). El mismo presenta grandes cavidades (47% de porosidad) que diluyen la matriz magnética, caracterizada por fuertes interacciones antiferromagnéticas intradiméricas. Todo ello revela una inusual estructura superhiperfina, observada por espectroscopia EPR. El trabajo que se recoge en esta memoria constituye, por lo tanto, un “viaje” de mayor a menor dimensionalidad en las estructuras cristalinas. La guía de este viaje ha sido la búsqueda de propiedades catalíticas en sistemas heterogéneos. Así, el [CoTPP(bipy)]•([CoTPP])0.22•(TPP)0.78 obedece el enfoque de inmovilizar o anclar el catalizador en los huecos de la red. Sin embargo, la estrategia alternativa seguida para el compuesto m-O-[FeTCPP]2•nDMF (es decir, que el propio MOF actúe de catalizador) es la que ha aportado mejores y más prometedores resultados en lo que a catálisis heterogénea se refiere.

Diseño, creación y explotación de una base de datos en el ámbito de la gestión empresarial

Duración (en horas): Más de 50 horas Destinatario: Estudiante y Docente

Turbomáquinas térmicas: 1. Turbomáquinas térmicas. 2. Estudio y diseño de turbinas de gas. 3. Problemas

Contenido: - Instalaciones de turbina de gas. - Análisis de los procesos termodinámicos. - Conceptos básicos para el análisis de turbinas de gas: a) Instalación de turbina de gas. b) Turbina como máquina térmica. - Análisis mediante el software Turgas.

Diseño de la transmisión de un automóvil

En este proyecto se va a diseñar un un sistema de trasmisión para un coche dotado de tracción trasera. En nuestro caso será un BMW 318 modelo E30. Para esto tendremos en cuenta todos los elementos que componen la transmisión.

Diseño de una transmisión y sistema de frenado para una carretilla telescópica de 4.300 Kg

El proyecto tiene como fin el diseño de una transmisión y sistema de frenado para un vehículo que tiene la parte generadora de potencia separada de la parte tractora o motriz, ya sea por barreras físicas o por motivos funcionales. El objetivo principal es buscar y adaptar alternativas a las transmisiones tradicionales, las cuales están restringidas a vehículos rígidos y cuya potencia depende del régimen de giro del motor de combustión. Las aplicaciones se centran en maquinaria pesada, donde es frecuente disponer de torretas giratorias, tracción mediante orugas o bien se busca un vehículo compacto. En lo referente al sistema de frenado, se han estudiado las alternativas posibles tanto en su disposición como tipo de freno y adaptado una de ellas a la máquina en cuestión. Se diseñarán dos frenos, uno de servicio que decelere la máquina y otro de estacionamiento que retenga la máquina en pendiente. En este proyecto se va a estudiar el caso de una carretilla telescópica (Figura 2.1), analizando los diferentes medios de transmisión de potencia, y desarrollando una transmisión y sistema de frenado que cumplan los requisitos de par y potencia calculados en este mismo proyecto.

Diseño y cálculo de nave industrial

El objeto del siguiente proyecto consiste en diseñar una nave industrial para satisfacer las necesidades de la empresa AIRSA, S.A., que ha decidido cambiar su sede para modernizar, renovar y ampliar sus instalaciones. La empresa AIRSA, S.A., se dedica al diseño y fabricación de piezas para la industria aeronáutica. Debido al aumento de volumen de trabajo, la empresa tiene intención de ampliar la maquinaria y disponer de un almacén para tener productos en stock, necesitando un pabellón mas amplio. La idea de tal proyecto surge para responder las necesidades de la empresa: • Pabellón de escasas dimensiones que limita la gran demanda de producción. • Ausencia de almacén con piezas en stock, lo que ralentiza el tiempo de salida de los pedidos de los clientes. • Nave antigua, con instalaciones eléctricas, saneamientos, solera, cubierta, etc. deterioradas. El edificio industrial dispondrá de varias zonas dividas. Zona de producción, zona de almacén y zona de oficinas y vestuarios. La zona de producción contará además con un puente grúa con una capacidad de 5 Tn.

Diseño en 3D, análisis hidrodinámico y cálculo del escantillonado de una embarcación de 24 metros de eslora fabricada con materiales compuestos.

Se desarrolla el procedimiento de diseño en 3D de una embarcación de eslora menor de 24 metros y la posterior determinación de su escantillonado siguiendo las indicaciones de la norma internacional ISO 12215 para la construcción de cascos y escantillones de pequeñas embarcaciones. Se analizan también las ventajas y desventajas de la construcción del casco de un velero con fibra de vidrio y fibra natural de lino. Para llevar a cabo el diseño 3D a partir de los planos 2D de la embarcación se ha utilizado el software Rhinoceros. Los cálculos hidrostáticos, hidrodinámicos y el comportamiento en la mar se han estudiado con el programa Maxsurf, ampliamente utilizado en el sector naval.

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

356 p.

La iluminación y la ventilación naturales en el edificio industrial: la solución al diseño del sistema estructural

[ES]El principal objetivo de este proyecto es analizar una serie de soluciones para la iluminación y la ventilación natural en el edificio industrial para realizar una comparación entre ellas. En lo que respecta a la elección de la mejor alternativa, se considerarán las ventajas y desventajas de cada una así como diversos factores externos, como su mantenimiento.

Diseño de sistema de suspensión trasera: alternativa Uni-trak

El objeto de este proyecto es el diseño de un sistema de suspensión trasera regulable de una moto de competición. Para su diseño se van a tener en cuenta las especificaciones ofrecidas por la Competición Internacional MotoStudent, competición impulsada por la Fundación Moto Engineering Foundation y TechnoPark Motorland. Además, también se contará con unos parámetros de partida, ya definidos, por el equipo que competirá en dicha competición representando a la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Bilbao (ETSI). La parte que corresponde a este proyecto es el diseño de una de las alternativas presentes de suspensión trasera, la alternativa de suspensión trasera de bieletas llamado Uni-trak.

Diseño mecánico de un aerogenerador eólico

Diseño mecánico de los componentes que se encuentran en el interior de la góndola de un generador eólico de eje horizontal. Cálculo del mecanismo de control activo del cambio de paso de las palas y de orientación de la torre. Diseño del chasis de apoyo de los componentes de la góndola. Estudio de la torre del aerogenerador.

Elaboración de una herramienta informática de análisis dinámico para el diseño mecánico de robots 5R

El objeto del proyecto es la creación de una herramienta informática que permita analizar un mecanismo paralelo de 2 g.d.l. Para ello se ha planteado primeramente el tipo de mecanismo a analizar, se han realizado los cálculos necesarios para un mecanismo genérico y por último se han implementado sobre una plataforma informática, con el fin de automatizar los cálculos para distintos datos de entrada. El mecanismo paralelo más sencillo de estudiar es el mecanismo 5R, llamado así por estar formado por 5 pares de rotación. Su construcción similar a un paralelogramo articulado pero con un segmento más, hace de este mecanismo un caso sencillo de estudio con 2 g.d.l. por lo que poseerá un movimiento plano.

Diseño y fabricación de una boquilla coaxial de aporte de material para un láser.

[ES]Este trabajo de fin de grado tiene como objetivo principal el diseño y la posterior fabricación de una boquilla coaxial que aporte material de cobertura para “laser cladding”. Para ello se utilizarán programas de diseño gráfico para hacer la geometría y programas de elementos finitos para simular el comportamiento del polvo y el gas dentro de la boquilla.

Desarrollo de una herramienta virtual destinada al diseño de una plataforma robótica reconfigurable.

[ES]Este proyecto tiene como objeto aumentar el conocimiento concerniente a mecanismos robóticos reconfigurables, así como ponerlo en práctica. Estos mecanismos pueden lograr rápidas transiciones y son capaces de adaptarse a sí mismos a muchos entornos diferentes, conduciendo a una reducción de costes y requerimientos de espacio. Para ello, se estudia el estado del arte, de manera que se pueda reunir información sobre las principales aplicaciones y oportunidades que este campo ofrece en diferentes áreas. A continuación, se requiere llevar a cabo un análisis cinemático de un robot específico, y junto a métodos de planificación de trayectorias, su implementación en un software gráfico para simular su movimiento. La herramienta de software “Matlab” va a ser la que permitirá llevar a cabo toda la programación y representación a lo largo de todo el proyecto.

Diseño, Modelado y Análisis por Elementos Finitos de un Cuadro de Bicicleta de Carretera.

[ES]El objetivo de este proyecto es llevar a cabo el diseño conceptual, modelado y análisis estructural de un cuadro de bicicleta de geometría de carretera, empleando herramientas de Diseño Asistido por Ordenador y software de Análisis con Elementos Finitos. El modelo inicial será analizado y optimizado de cara a que cumpla los requerimientos resitentes del escenario de cargas asumido. El propósito de este proyecto es completar la primera fase de un hipotético caso de producción.