Chemical recycling of municipal packaging waste by pyrolysis

[EN]The present doctoral thesis centers on studying pyrolysis as a chemical recycling technique for rejected packaging waste fractions coming from separation and sorting plants. The pyrolysis experiments have been carried out in a lab-scale installation equipped with a 3.5 L semi-batch reactor and a condensation and collection system for the liquids and gases generated. In the present thesis, an experimental study on the conventional pyrolysis process applied to the aforementioned waste fractions has been conducted, as well as the study of non-conventional or advanced pyrolysis processes such as catalytic and stepwise pyrolysis. The study of the operating parameters has been carried out using a mixed plastics simulated sample, the composition of which is similar to that found in real fractions, and subsequently the optimized process has been applied to real packaging waste. An exhaustive characterization of the solids, liquids and gases obtained in the process has been made after each experiment and their potential uses have been established. Finally, an empirical model that will predict the pyrolysis yields (% organic liquid, % aqueous liquid, % gases, % char, % inorganic solid) as a function of the composition of the initial sample has been developed. As a result of the experimental work done, the requirements have been established for an industrial packaging waste pyrolysis plant that aims to be sufficiently versatile as to generate useful products regardless of the nature of the raw material.

Temperature-and pH-Sensitive Nanohydrogels of Poly(N-Isopropylacrylamide) for Food Packaging Applications: Modelling the Swelling-Collapse Behaviour

Temperature-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPA) nanohydrogels were synthesized by nanoemulsion polymerization in water-in-oil systems. Several cross-linking degrees and the incorporation of acrylic acid as comonomer at different concentrations were tested to produce nanohydrogels with a wide range of properties. The physicochemical properties of PNIPA nanohydrogels, and their relationship with the swelling-collapse behaviour, were studied to evaluate the suitability of PNIPA nanoparticles as smart delivery systems (for active packaging). The swelling-collapse transition was analyzed by the change in the optical properties of PNIPA nanohydrogels using ultraviolet-visible spectroscopy. The thermodynamic parameters associated with the nanohydrogels collapse were calculated using a mathematical approach based on the van't Hoff analysis, assuming a two-state equilibrium (swollen to collapsed). A mathematical model is proposed to predict both the thermally induced collapse, and the collapse induced by the simultaneous action of two factors (temperature and pH, or temperature and organic solvent concentration). Finally, van't Hoff analysis was compared with differential scanning calorimetry. The results obtained allow us to solve the problem of determining the molecular weight of the structural repeating unit in cross-linked NIPA polymers, which, as we show, can be estimated from the ratio of the molar heat capacity (obtained from the van't Hoff analysis) to the specific heat capacity (obtained from calorimetric measurements).

Suspensión trasera regulable para un a moto de competición: alternativa Full Floater

El trabajo consiste en el diseño y estudio de la suspensión por bieletas Full Floater para una moto de competición para el equipo Moto Student Bilbao. En este estudio, se busca la curva de rigidez optima para la suspensión y se diseñan mediante elementos finitos los elementos de los que se compone: triánngulo de suspensión, bieleta y las uniones entre elementos. [El muelle - amortiguador es un elemento suministrado por la organización]. A su vez, se realiza un diseño preliminar del basculante, donde se estudia este a rigidez y a resistencia. Por último, se nombra el posible proceso de fabricación.

Suspensión trasera regulable para un a moto de competición: alternativa Pro-Link

El objetivo general que se pretende alcanzar con la realización de este proyecto, consiste en el diseño del sistema de suspensión trasera regulable y el prediseño de un basculante para una motocicleta de competición de 250cc y 4 tiempos, englobado dentro de la competición MotoStudent promovida por la Fundación Moto Engineering Foundation. Más concretamente se pretende diseñar un sistema de suspensión con un buen comportamiento dinámico que facilite el manejo de la moto, regulable para que se pueda adaptar a las características de los diferentes circuitos y a la forma de conducción de los pilotos, y el prediseño de un basculante con una buena relación rigidez - peso.

Suspensión trasera regulable para un a moto de competición: alternativa Uni-Track

En el presente trabajo se realiza el diseño de una suspensión trasera regulable para una moto de competición. Se realizan una serie de estudios cinemáticos de diferentes modelos de suspensión (suspensión clásica, y suspensión de bieletas o progresivo) con el fin de comprender el comportamiento del mecanismo en las diferentes situaciones de servicio y definir la relación que existe entre las fuerzas, la geometría y la rigidez. Posteriormente se realiza el diseño de la geometría de un modelo de suspensión de bieletas específico (Uni-Track), el cual cumple con los requisitos establecidos y con una serie de parámetros que garantizan que el comportamiento del mecanismo sea competitivo y que mantenga una relación óptima entre servicio y confort. Se estudian las diferentes alternativas de variaciones geométricas que se pueden dar en el modelo, para diseñar una suspensión regulable. Finalmente se diseña cada elemento que compone la suspensión por el Método de Elementos Finitos y se seleccionan los elementos de unión, así como los procesos de fabricación de aquellas piezas que deban de ser fabricadas en el taller.

Diseño estructural de un basculante de moto de competición

[ES]En este trabajo se plantea una propuesta de diseño estructural de un basculante de una moto de competición de 250cc y 4T adecuado a las normas de la competición MotoStudent entre universidades. En primer lugar se estudian los distintos tipos de basculante existentes y se ponderan sus ventajas e inconvenientes. Posteriormente se elige uno de los tipos en base a las características de la moto y se desarrolla. La herramienta utilizada para el desarrollo es el programa PTC Creo 2.0. Primero se realiza el diseño en CAD de la pieza y después se estudia el diseño con el método de elementos finitos y se modifica hasta alcanzar los requisitos necesarios. Finalmente se añaden elementos auxiliares necesarios y se realizan los planos de la pieza.

Diseño de la fabricación del carenado de una moto de competición (prototipo)

[ES]El carenado de una motocicleta es parte importante que ayuda tanto en la protección del motor de los distintos fenómenos meteorológicos como en la faceta aerodinámica. En este TFG se va a desarrollar el proceso de fabricación del depósito de gasolina (elemento del carenado) de una motocicleta de competición de MotoStudent. Para ello se evaluarán diferentes alternativas que permitan obtener el carenado de una forma eficaz y económica. Tras el desrrollo del trabajo se ha optado por fabricar el molde en arcilla, para posteriormente cubrirlo con fibra de vidrio y más materiales.

Suspensión trasera progresiva para moto Student: Alternativa Pro-link

El objetivo de este proyecto ha sido el de diseñar un sistema de suspensión englobado en el ámbito de la competición interuniversitaria MotoStudent. Además de la normativa de la competición, dicha suspensión debe cumplir una serie de requisitos extra impuestos por el equipo de MotoStudent de la ETSI de Bilbao. Las características principales de la suspensión en cuestión deben ser las siguientes:  La rigidez del sistema de suspensión debe ser progresiva, de forma que se comporte como una suspensión blanda a bajas solicitaciones, y como una suspensión dura a altas solicitaciones.  A fin de poder adaptar la suspensión de la moto a diferentes circuitos, el esta deberá estar dotada de un sistema de regulación. Para ello el sistema de suspensión elegido es el sistema por bieletas tipo Pro- Link, cuya principal característica es que, en dicha solución, el balancín no solo tiene movimiento angular, sino que tiene también movimiento lineal, de forma que es mucho más versátil a la hora de diseñar. Figura[

Suspensión trasera regulable pra una moto de competición: altenrativa full-floater

[ES] El objeto de este estudio consiste en el diseño de un sistema de suspensión trasera regulable y progresiva, así como el prediseño de un basculante, para una motocicleta de competición. La motocicleta compite dentro de la categoría MotoStudent, por lo que se ha realizado el estudio de acuerdo con las normas de la Organización y las especificaciones del equipo de la ETSI.

Diseño de tijas y acople de pinza de freno para moto de competición.

[ES]Este trabajo pretende realizar el diseño de las tijas y del acople de freno para una moto de competición. El objetivo principal es conseguir un diseño óptimo de las tijas y del acople del freno. Para ello se realiza una investigación previa, se estudian las solicitaciones a las que se ven sometidas las piezas y se diseñan con un programa de CAD/MEF (PTC Creo 2.0) con su respectivo análisis de resultados. Con todo esto se pretende la posibilidad de aportar un diseño novedoso y eficaz de las tres piezas para el proyecto MotoStudent o para cualquier otro proyecto.

Diseño y fabricación de un conjunto de estriberas y semimanillares para moto de competición.

[ES]El objeto del presente trabajo consiste en diseñar un conjunto de estriberas y semimanillares para una moto de competición, que cumplan con una serie de requerimientos geométricos y que garanticen las mejores prestaciones posibles en cuanto a competición, entre las que destacan la seguridad y comodidad del piloto. A continuación se procederá a elegir los procesos más adecuados para la fabricación de los mismos, teniendo en cuenta requisitos económicos y de calidad, para sacar al mercado un producto lo más competitivo posible. El estudio se basa principalmente en el análisis de diferentes alternativas que se pueden adoptar para obtener el diseño de los productos y posterior fabricación. Para ello se estudiarán los objetivos y condiciones que se deben cumplir. Cabe destacar que la idea de desarrollo de este proyecto surgió dentro de otro de mayor envergadura, la competición MotoStudent. MotoStudent es una competición internacional entre universidades de todo el mundo en la que los equipos de estudiantes se enfrentan al desafío de diseñar y desarrollar un prototipo de motocicleta de competición similar a la categoría mundialista de Moto3.

Diseño del sistema de tensor de cadena y acople de pinza de freno trasero para moto de competición.

[ES]En este documento se propone el diseño de dos sistemas imprescindibles en el tren trasero de una moto de competición, el sistema de tensor de cadena y el del acople de pinza de freno trasero. Junto a estos sistemas se diseñará, dada su relevancia, el basculante de la moto. Estos diseños se realizarán de tal manera que cumplan una serie de requisitos geométricos y de resistencia, garantizando en todo momento la estabilidad y seguridad del piloto. Se realizará también el estudio de la fabricación de cada uno de los elementos que componen los sistemas, con el fin de realizar diseños viables, que resulten económicamente factibles y mantengan un alto grado de calidad. En el proyecto se analizarán las diferentes alternativas de los sistemas que se puedan adoptar, sus ventajas y desventajas, para así poder escoger, con un alto grado de seguridad, la opción que mejor cumpla los objetivos y condiciones establecidos. Cabe destacar que este proyecto se encuentra dentro de otro de mayor envergadura consistente en el diseño y la fabricación de una motocicleta de competición para participar en el campeonato internacional llamado “MotoStudent”. Esta competición se realiza entre universidades de todo el mundo y en ella los equipos de estudiantes se enfrentan al desafío de diseñar y desarrollar un prototipo de motocicleta de competición similar a la categoría mundialista de “Moto3”.

Diseño y fabricación de un basculante para moto de competición.

[ES]El presente documento expone el trabajo realizado en el diseño y la fabricación de un basculante para una moto de competición el cual deberá cumplir unos requisitos técnicos, formando parte del conjunto de la moto y principalmente de la suspensión trasera, teniendo presente que dicho basculante corresponderá a una moto de competición, cuyo objetivo será el de medirse con otros prototipos en una carrera y no el de una moto de calle, en la cual las prestaciones buscadas no tienen porqué ser las mismas, también se buscará cumplir unos requisitos estéticos ya que dicho basculante ha de ser también atractivo visualmente. A su vez se expondrá el método de fabricación del mismo atendiendo a criterios económicos y de obtención de los requisitos que dicho basculante debe cumplir. El método de fabricación del basculante condicionará en gran parte su diseño. A lo largo del presente documento se expondrán también diferentes alternativas a la finalmente escogida, analizando las posibles ventajas y desventajas de las mismas y justificando así la solución escogida. Dicho trabajo se enmarca en el contexto de la competición internacional MotoStudent, que se celebra en el circuito de Aragón, en el cual cada dos años universidades de todo el mundo se miden en el desafío de diseñar y fabricar una moto de 250cc con la que se medirán con sus competidores en una serie de pruebas, entre ellas, una carrera en la que se pondrán a prueba la aplicación directa de los conocimientos y experiencia adquiridos a lo largo de la vida académica de los participantes.

Temperature-and pH-Sensitive Nanohydrogels of Poly(N-Isopropylacrylamide) for Food Packaging Applications: Modelling the Swelling-Collapse Behaviour

Temperature-sensitive poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPA) nanohydrogels were synthesized by nanoemulsion polymerization in water-in-oil systems. Several cross-linking degrees and the incorporation of acrylic acid as comonomer at different concentrations were tested to produce nanohydrogels with a wide range of properties. The physicochemical properties of PNIPA nanohydrogels, and their relationship with the swelling-collapse behaviour, were studied to evaluate the suitability of PNIPA nanoparticles as smart delivery systems (for active packaging). The swelling-collapse transition was analyzed by the change in the optical properties of PNIPA nanohydrogels using ultraviolet-visible spectroscopy. The thermodynamic parameters associated with the nanohydrogels collapse were calculated using a mathematical approach based on the van't Hoff analysis, assuming a two-state equilibrium (swollen to collapsed). A mathematical model is proposed to predict both the thermally induced collapse, and the collapse induced by the simultaneous action of two factors (temperature and pH, or temperature and organic solvent concentration). Finally, van't Hoff analysis was compared with differential scanning calorimetry. The results obtained allow us to solve the problem of determining the molecular weight of the structural repeating unit in cross-linked NIPA polymers, which, as we show, can be estimated from the ratio of the molar heat capacity (obtained from the van't Hoff analysis) to the specific heat capacity (obtained from calorimetric measurements).

Lehiaketa motor baten direkzio piparen diseinua

[EU]Hurrengo orrialdeetan aurkezten den proiektu honetan, lehiaketa motor baten direkzio piparen diseinua proposatzen da zeinak Moto Engineering Foundation fundazioak sustatutako nazioarteko Motostudent txapelketan parte hartzeko motorrera egokituta egon beharko den. Honako helburu honekin beraz, direkzio piparen diseinu egoki bat egin ahal izateko piezak sufrituko dituen karga egoerak aurreikusi beharko ditugu hauen arabera jasan beharreko tentsio egoerak aztertu ahal izateko. Piezaren tentsioen analisia aurrera eraman beharko da beraz, diseinaturiko piezaren funtzionamendu egokia ziurtatu ahal izateko. Historian zehar existitutako diseinu modelo ezberdinak eta baita gaur egunean gehien erabilitakoak ere aurkeztu eta gero, gure kasura hobekien moldatuko zaion adibidetik ekingo zaio diseinuari, aldez aurretik eskuratutako datu eta errodamenduetatik abiatuz. Horrenbestez, oinarritzat hartutako direkzio sistema modeloa eta bestelako elementuen neurriak datutzat hartuta, tija zein norabide ardatzarena esate baterako, direkzio piparen hasierako geometria definituko da. Eskuragarri ditugun analisi metodo ezberdinak aztertu eta gure kasura hobekien moldatzen dena aukeratu eta eraikitako piezari aplikatuko zaio. Lorturiko emaitzen arabera hasiera batean planteaturiko diseinua onartu edo baztertzea erabaki beharko dugu. Beraz, gure diseinua optimizatuz joateko aukera izango dugu, baldintzak eta betebeharrak egiztatuko dituen amaierako pieza diseinua lortu arte. Bukatzeko, proiektuari itxiera emango dion atala aurkeztuko da, hala nola, proiektuaren garapenean zehar lorturiko emaitzak eta ondorioak biltzen dituen atala non lorturiko direkzio piparen funtzionamendu egokia bermatzen dituzten parametroak aurkeztuko diren. Gainera, direkzio sistemaren funtsezko atala izango diren errodamenduen kalkulu eta aukeraketa bideratuko da baita ere.