Thermal energy storage with phase change materials in building envelopes

Els materials de canvi de fase (PCM) han estat considerats per a l’emmagatzematge tèrmic en edificis des de 1980. Amb la inclusió dels PCM en plaques de guix, guix, formigó o altres materials que s’utilitzen per a cobrir les parets, l’emmagatzematge tèrmic pot ser part de les estructures fins i tot en edificis lleugers. Les noves tècniques de microencapsulació han obert moltes possibilitats en aplicacions per a edificis. El treball que es presenta és el desenvolupament d’un formigó innovador mesclat amb PCM microencapsulat, amb un punt de fusió de 26 oC i una entalpia de canvi de fase de 110 kJ/kg. El primer experiment va ser la inclusió del PCM microencapsulat dins del formigó i la construcció d’una caseta amb aquest nou formigó-PCM. Es va construir una segona caseta al costat de la primera amb les mateixes característiques i orientació però amb formigó convencional que serveix com a referència. Durant els anys 2005 i 2006 es va analitzar el comportament d’ambdues casetes i més tard es va edificar un mur Trombe a la paret sud de totes dues per investigar la seva influència durant la tardor i l’hivern.

Thickening of phase change materials (PCM) to avoid segregation

Estudi elaborat a partir d’una estada a Çukurova University, Turquia, al juliol del 2006. L’emmagatzematge d’energia tèrmica ha atret interès en aplicacions tèrmiques com l’aigua calenta, la calefacció i l’aire condicionat. Aquests sistemes són útils per corregir la no coincidència entre la oferta i la demanda d’energia. Principalment hi ha dos tipus de sistemes d’emmagatzematge d’energia tèrmica, emmagatzematge amb calor sensible i amb calor latent. L’emmagatzematge amb calor latent és particularment atractiu degut a la seva habilitat de donar una densitat d’emmagatzematge d’energia més alt i la seva característica d’emmagatzemar calor a una temperatura constant corresponent a la temperatura de transició de fase de la substància emmagatzemadora de calor. Les salts hidratades orgàniques tenen certes avantatges com a materials d’emmagatzematge de calor latent sobre els materials orgànics. En canvi, quan les salts hidratades s’utilitzen com a materials de canvi de fase (PCM) apareixen alguns problemes en les aplicacions d’emmagatzematge de calor latent. Aquests són el subrefredament de les salts hidratades quan es congelen degut a les seves dèbils propietats de nucleació, i la separació de fase que hi apareix degut a una fusió incongruent. En aquest estudi, s’estabilitza sal de Glauber (Na2SO4.10H2O) amb diferents concentracions de poliacrilamida i gelatina per prevenir la fusió incongruent. Per prevenir el subrefredament s’utilitza un agent nucleant amb una estructura cristal•lina semblant a la de la sal de Glauber. La capacitat d’emmagatzematge de calor de les mostres de PCM estabilitzades amb diferents concentracions de gels polimèrics es determinen amb DCS i amb el mètode T-history.

Contact melting of a three-dimensional phase change material on a flat substrate

In this paper a model is developed to describe the three dimensional contact melting process of a cuboid on a heated surface. The mathematical description involves two heat equations (one in the solid and one in the melt), the Navier-Stokes equations for the flow in the melt, a Stefan condition at the phase change interface and a force balance between the weight of the solid and the countering pressure in the melt. In the solid an optimised heat balance integral method is used to approximate the temperature. In the liquid the small aspect ratio allows the Navier-Stokes and heat equations to be simplified considerably so that the liquid pressure may be determined using an igenfunction expansion and finally the problem is reduced to solving three first order ordinary differential equations. Results are presented showing the evolution of the melting process. Further reductions to the system are made to provide simple guidelines concerning the process. Comparison of the solutions with experimental data on the melting of n-octadecane shows excellent agreement.

Analysis of thermal properties of phase change materials (PCM) using differential scanning calorimeter (DSC)

Commercially available PCM RT 20, RT 27, SP 22, A17 and SP 25 A8. Were analyzed using dynamic and step method of heat flux DSC. The results of the dinamic and step method were compared with commercial valures. It was found that RT 20 & RT 27 showed good conforming of results with commercial values while SP 22 A17 & SP 25 A8 did not show conformity.

Numerical analysis of including phase change material in a domestic hot water cylinder

The domestic hot water cylinder incorporates encapsulated pcm placed in 57 vertical pipes. The use of PCM increases the thermal energy storage capacity of the cylinder and allows the use of low cost electricity during low peak periods. After experimental validation the numerical model developed in the project will be used to optimize the distribution of the pcm inside the water tank.

Improvement of the thermal performance of commercial freezers using phase change materials (PCM)

The aim of this work is to improve the thermal performance of commercial freezers using phase change materials (PCM) and the prove the importance of the correct PCM selection (melting temperature) for each application. To do this a vertical freezer with and without macro encapsulation PCM are used to assess the benefits of using PCM in minimizing temperature fluctuations and to maintain at the lowest possible temperature the freezer under heat of losses.

Terrestrial laser scanning for landslides deformation monitoring

Within last few years a new type of instruments called Terrestrial Laser Scanners (TLS) entered to the commercial market. These devices brought a possibility to obtain completely new type of spatial, three dimensional data describing the object of interest. TLS instruments are generating a type of data that needs a special treatment. Appearance of this technique made possible to monitor deformations of very large objects, like investigated here landslides, with new quality level. This change is visible especially with relation to the size and number of the details that can be observed with this new method. Taking into account this context presented here work is oriented on recognition and characterization of raw data received from the TLS instruments as well as processing phases, tools and techniques to do them. Main objective are definition and recognition of the problems related with usage of the TLS data, characterization of the quality single point generated by TLS, description and investigation of the TLS processing approach for landslides deformation measurements allowing to obtain 3D deformation characteristic and finally validation of the obtained results. The above objectives are based on the bibliography studies and research work followed by several experiments that will prove the conclusions.

Agriculture, technological change and environmental sustainability: Looking for a win-win water policy strategy

This paper analyses the effects that technological changes in agriculture would have on environmental, social and economic indicators. Specifically, our study is focused on two alternative technological improvements: the modernization of water transportation systems versus the increase in the total factor productivity of agriculture. Using a computable general equilibrium model for the Catalan economy, our results suggest that a water policy that leads to greater economic efficiency is not necessarily optimal if we consider social or environmental criteria. Moreover, improving environmental sustainability depends less on the type of technological change than on the institutional framework in which technological change occurs. Keywords: agricultural technological changes, computable general equilibrium model, economic impact, water policy

Increasing quasiconcave production and utility functions with diminishing returns to scale

In microeconomic analysis functions with diminishing returns to scale (DRS) have frequently been employed. Various properties of increasing quasiconcave aggregator functions with DRS are derived. Furthermore duality in the classical sense as well as of a new type is studied for such aggregator functions in production and consumer theory. In particular representation theorems for direct and indirect aggregator functions are obtained. These involve only small sets of generator functions. The study is carried out in the contemporary framework of abstract convexity and abstract concavity.

Application of standard and refined heat balance integral methods to one-dimensional Stefan problems

The work in this paper concerns the study of conventional and refined heat balance integral methods for a number of phase change problems. These include standard test problems, both with one and two phase changes, which have exact solutions to enable us to test the accuracy of the approximate solutions. We also consider situations where no analytical solution is available and compare these to numerical solutions. It is popular to use a quadratic profile as an approximation of the temperature, but we show that a cubic profile, seldom considered in the literature, is far more accurate in most circumstances. In addition, the refined integral method can give greater improvement still and we develop a variation on this method which turns out to be optimal in some cases. We assess which integral method is better for various problems, showing that it is largely dependent on the specified boundary conditions.

Desenvolupament de vacunes peptídiques y dendrímers basats en polietilenglicol per al tractament del càncer

El principal problema de les teràpies actuals contra el càncer es la baixa especificitat envers les cèl•lules tumorals, cosa que comporta gran quantitat d’efectes secundaris. Per això es important el desenvolupament de nous tipus de teràpies i sistemes d’alliberament efectius per als fàrmacs ja existents al mercat. En la immunoteràpia contra el càncer es pretén estimular el sistema immunològic per a eliminar les cèl•lules canceroses de manera selectiva. En aquest projecte s’han sintetitzat derivats de l’antigen peptídic de melanoma NY-ESO1 i s’ha estudiat la seva capacitat per a estimular el sistema immunològic com a vacunes contra el càncer. També s’han encapsulat el antígens peptídics en liposomes com a adjuvants i sistemes d’alliberament. De totes les variants peptídiques la que resultà més immunogènica fou la que contenia el grup palmitoil i el fragment toxoide tetànic en la seva estructura. La utilització de liposomes com a sistema adjuvant sembla una estratègia interessant per al disseny de vacunes contra el càncer donat que l’encapsulació del pèptid en liposomes va augmentar notablement la resposta immunològica de l’antigen. Per altra banda, s’han desenvolupat dendrímers basats en polietilenglicol com a sistemes alliberadors de fàrmacs per al tractament de tumors. El polietilenglicol és àmpliament utilitzat com a sistema d’alliberament de fàrmacs degut a les seves interessants propietats, augment de la solubilitat i dels temps de residència en plasma, entre d’altres. La metodologia química descrita permet la diferenciació controlada de varies posicions en la superfície del dendrímer a més del creixement del dendrímer fins a una segona generació. S’ha sintetitzat la primera generació del dendrímer contenint el fàrmac antitumoral 5-fluorouracil i s’han realitzat estudis de citotoxicitat comprovant que l’activitat del nanoconjugat és del mateix ordre de magnitud que el 5-fluorouracil sense conjugar.

Disseny i optimització de membranes compòsit amb xarxes metal•loorgàniques per a nanofiltració i separacions de gasos

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la Katholieke Universiteit Leuven, Belgium, entre 2007 i 2009. Aquest projecte descriu la síntesi i aplicació de nous tipus de membranes compòsit basades en xarxes metal•loorgàniques (MOFs). Aquestes es van seleccionar tenint en compte les seves propietats estructurals per tal de discriminar les espècies a separar en funció de la seva mida molecular. Les membranes obtingudes s'han aplicat satisfactòriament tant en separacions líquides, concretament en nanofiltració resistent a dissolvents (SRNF), i en separació de parells de gasos com CO2/CH4, CO2/N2 i H2/CO2. Els resultats obtinguts posen de manifest l'obtenció de membranes sense defectes i amb rendiments prometedors, en la majoria dels casos, amb permeabilitats i selectivitats superiors a membranes purament polimèriques. Tanmateix s'ha desenvolupat un nou equipament d'alt rendiment (HT) per a separacions de gasos que inclou un mòdul que permet realitzar 16 experiments simultàniament. Els resultats obtinguts amb el nou equip són comparables amb els obtinguts amb mòduls convencionals, i alhora presenten una millor reproduïbilitat. Finalment, s'ha establert un nou mètode per a obtenir membranes per a SRNF, que han estat aplicades en processos de separació de catalitzadors homogenis en dissolvents polars apròtics i s'han caracteritzat emprant la tècnica d'espectroscòpia d'annihilació de positrons, que ha permès establir per primer cop una relació entre les propietats estructurals de les membranes a nivell molecular i el seu rendiment en les aplicacions anteriors.

Mecanismos de deformación en aceros inoxidables austeníticos metaestables

La deformación plástica puede inducir a la transformación de la austenita a martensita en los aceros inoxidables austeníticos metaestables. Para analizar este hecho, el inoxidable austenítico metaestable grado AISI 301 LN fue estudiado en dos condiciones diferentes: recocido y laminado en frío. En el primer caso, el acero era completamente austenítico, mientras que después de la laminación presentaba un importante porcentaje de α’-martensita. Se evaluó el cambio de fase cuando el acero es sometido a ensayos monotónicos y cíclicos, así como cuando ha sido modificada la superficie mediante el granallado o se han realizado tratamientos térmicos de reversión. Se utilizaron diferentes técnicas de caracterización microestructural para detectar y cuantificar la martensita, como microscopía óptica, difracción de rayos-X (DRX) y difracción de electrones retrodispersados (EBSD); como también de caracterización mecánica para evaluar el comportamiento de los aceros, trabajo esencial de fractura (TEF), conformabilidad, fatiga de alto número de ciclos (HCF) y nanoindentación. Los resultados mostraron un incremento en la resistencia mecánica del acero laminado en comparación al acero recocido; este hecho está relacionado con la presencia de martensita originada por la laminación. Sin embargo, en términos de deformación y endurecimiento el acero recocido presenta un mejor desempeño como consecuencia del elevado porcentaje de fase austenítica. Así mismo, revertir la martensita de laminación a austenita y refinar la austenita presente permite obtener un acero con una propiedades mecánicas similares a cuando esta en la condición laminado.

One-dimensional solidification of supercooled melts

In this paper a one-phase supercooled Stefan problem, with a nonlinear relation between the phase change temperature and front velocity, is analysed. The model with the standard linear approximation, valid for small supercooling, is first examined asymptotically. The nonlinear case is more difficult to analyse and only two simple asymptotic results are found. Then, we apply an accurate heat balance integral method to make further progress. Finally, we compare the results found against numerical solutions. The results show that for large supercooling the linear model may be highly inaccurate and even qualitatively incorrect. Similarly as the Stefan number β → 1&sup&+&/sup& the classic Neumann solution which exists down to β =1 is far from the linear and nonlinear supercooled solutions and can significantly overpredict the solidification rate.

Año Europeo 2012- Envejecimiento Activo y Solidaridad Intergeneracional. ¿De qué hablamos?

En los inicios del siglo XXI, se presentan nuevas exigencias de cambio en la educación. Hombres y mujeres mayores de 55 años anhelan ampliar sus conocimientos para participar de forma más activa y completa en el cambiante mundo que estamos viviendo, y quieren relacionarse más activamente con el medio donde viven sus años de madurez. Nunca un movimiento educativo de esas características ha pasado tan desapercibido para tantos pedagogos. La educación permanente supone una ruptura con el pasado y una opción para el futuro y se plantea como “el sistema de los sistemas educativos” con importantes repercusiones para la educación. Preocuparse por la participación de las personas mayores es una cuestión central en la agenda gerontológica actual.