Influencia del contenido de oxigeno sobre la ductilidad del hierro de granos ultra finos obtenido por compactación en caliente

Sabiendo que las propiedades mecánicas de un metal están gobernadas por sumicroestructura y más precisamente por su tamaño de grano, la industria busca desarrollarmateriales con un tamaño de grano nanométrico que tengan comportamientos mecánicosinteresantes: alto limite elástico y ductilidad aceptable.Este proyecto trata de la influencia del oxigeno sobre un material nanoestructurado obtenidopor compactación en caliente de polvo molido de hierro. Con este objetivo, se ha realizadodos polvo de hierro conteniendo cada uno una concentración en oxigeno diferente (0.238 y0.634% másico). Se los han compactado a diferentes temperaturas (575, 600, 625y 650°C).Se ha realizado diferentes pruebas sobre los consolidados: medición de la densidad,dureza, determinación del tamaño de grano, resistencia mecánica y ductilidad medianteensayo de tracción.Las piezas consolidadas con un porcentaje bajo de carbono muestran una buena resistenciacon porcentajes de alargamiento bajos pero suficientes. Para las piezas con altoscontenidos de oxígeno, se ha demostrado que el oxigeno fragiliza el material formandoóxidos que ralentizan el crecimiento de grano a alta temperatura y que dificultan suconsolidación. De esta manera, estas piezas tienen una resistencia teórica mucho mayorpero rompen por rotura frágil.

Influencia del contenido de oxigeno sobre la ductilidad del hierro de granos ultra finos obtenido por compactación en caliente

Sabiendo que las propiedades mecánicas de un metal están gobernadas por sumicroestructura y más precisamente por su tamaño de grano, la industria busca desarrollarmateriales con un tamaño de grano nanométrico que tengan comportamientos mecánicosinteresantes: alto limite elástico y ductilidad aceptable.Este proyecto trata de la influencia del oxigeno sobre un material nanoestructurado obtenidopor compactación en caliente de polvo molido de hierro. Con este objetivo, se ha realizadodos polvo de hierro conteniendo cada uno una concentración en oxigeno diferente (0.238 y0.634% másico). Se los han compactado a diferentes temperaturas (575, 600, 625y 650°C).Se ha realizado diferentes pruebas sobre los consolidados: medición de la densidad,dureza, determinación del tamaño de grano, resistencia mecánica y ductilidad medianteensayo de tracción.Las piezas consolidadas con un porcentaje bajo de carbono muestran una buena resistenciacon porcentajes de alargamiento bajos pero suficientes. Para las piezas con altoscontenidos de oxígeno, se ha demostrado que el oxigeno fragiliza el material formandoóxidos que ralentizan el crecimiento de grano a alta temperatura y que dificultan suconsolidación. De esta manera, estas piezas tienen una resistencia teórica mucho mayorpero rompen por rotura frágil.

Disseny i desenvolupament d’un sistema tecnològic de fabricació de “stents” cardiovasculars mitjançant làser

Els stents són unes pròtesis endovasculars. L’objectiu del projecte és el disseny i desenvolupament d’un utillatge que permeti la seva fabricació per tall làser. S’utilitzarà el làser del GREP (Grup de Recerca en Enginyeria de Producte, Procés i Producció) de la Universitat de Girona, el qual està instal•lat sobre el capçal d’un centre de mecanitzat convencional

No Major Differences Found between the Effects of Microwave-Based and Conventional Heat Treatment Methods on Two Different Liquid Foods

Extension of shelf life and preservation of products are both very important for the food industry. However, just as with other processes, speed and higher manufacturing performance are also beneficial. Although microwave heating is utilized in a number of industrial processes, there are many unanswered questions about its effects on foods. Here we analyze whether the effects of microwave heating with continuous flow are equivalent to those of traditional heat transfer methods. In our study, the effects of heating of liquid foods by conventional and continuous flow microwave heating were studied. Among other properties, we compared the stability of the liquid foods between the two heat treatments. Our goal was to determine whether the continuous flow microwave heating and the conventional heating methods have the same effects on the liquid foods, and, therefore, whether microwave heat treatment can effectively replace conventional heat treatments. We have compared the colour, separation phenomena of the samples treated by different methods. For milk, we also monitored the total viable cell count, for orange juice, vitamin C contents in addition to the taste of the product by sensory analysis. The majority of the results indicate that the circulating coil microwave method used here is equivalent to the conventional heating method based on thermal conduction and convection. However, some results in the analysis of the milk samples show clear differences between heat transfer methods. According to our results, the colour parameters (lightness, red-green and blue-yellow values) of the microwave treated samples differed not only from the untreated control, but also from the traditional heat treated samples. The differences are visually undetectable, however, they become evident through analytical measurement with spectrophotometer. This finding suggests that besides thermal effects, microwave-based food treatment can alter product properties in other ways as well.

Control d'un sistema de marcatge làser de caixes

Avui en dia, l’alta competitivitat que existeix al mercat, fa que les empreses hagin d’esprémer al màxim les seves possibilitats per no quedar-se enrere. Un dels processos en que aquest fet hi és més present és el productiu. L’empresa JCM Technologies també engloba aquest camp i és en un dels seus processos productius on aquest projecte pren part. L’objectiu d’aquest projecte final de carrera ha estat desenvolupar un sistema per poder marcar caixes mitjançant un làser de CO2 i un automatisme manipulador de caixes. D’aquesta manera aquest procés productiu té una durada molt inferior a l’antic procés, que consistia en enganxar una etiqueta al lloc on ara és marcat pel làser. Per satisfer els objectius, s’ha creat una aplicació de Windows que per mitjà d’una interfície gràfica, permet a l’usuari realitzar els passos necessaris per fer el marcatge. Primerament es recullen les dades procedents de la comanda; seguidament es seleccionen les que s’han de marcar a les caixes i s’envien al làser mitjançant comunicació sèrie; una vegada aquesta inicialització ha finalitzat correctament, s’engega la seqüència de marcatge de les caixes, que en marcarà la quantitat indicada. Aquest procés de marcatge consisteix en supervisar l’estat en que es troben certes senyals, procedents de l’automatisme i del làser, i depenent d’aquestes generar-ne unes altres. Aconseguint així realitzar el procés de marcatge de cada caixa. Com a conclusions cal dir, que els objectius s’han complert, ja que s’ha aconseguit un procés de marcatge ràpid i robust. També s’ha aconseguit que les parts de configuració de l’aplicació, i de les caixes siguin de fàcil manipulació. Per tant, amb l’acompliment dels objectius d’aquest projecte, aconseguim completar el sistema de marcatge, i permetre que les caixes siguin marcades de forma correcta, ràpida i eficient.

Producció i caracterització d'aliatges tipus Heusler sense Gal•li

L’objecte del present treball és produir, caracteritzar i comparar aliatges tipus Heusler no estequiomètrics de base Ni-Mn-Sn-X (on X= Co, Fe per tant, es pretén generar mostres dels aliatges utilitzant els precursors amb una composició que variï de l’establerta per Heusler. La morfologia del material será en forma de cinta, ja que és la morfologia més semblant a les aplicacions industrials que voldrem aplicar a aquests aliatges

Integration of knowledge-based, qualitative and numeric tools for real time dynamic systems supervision

The proposal presented in this thesis is to provide designers of knowledge based supervisory systems of dynamic systems with a framework to facilitate their tasks avoiding interface problems among tools, data flow and management. The approach is thought to be useful to both control and process engineers in assisting their tasks. The use of AI technologies to diagnose and perform control loops and, of course, assist process supervisory tasks such as fault detection and diagnose, are in the scope of this work. Special effort has been put in integration of tools for assisting expert supervisory systems design. With this aim the experience of Computer Aided Control Systems Design (CACSD) frameworks have been analysed and used to design a Computer Aided Supervisory Systems (CASSD) framework. In this sense, some basic facilities are required to be available in this proposed framework: ·

Representació qualitativa asíncrona de senyals per a la supervisió de sistemes dinàmics

L'objectiu general d'aquest treball és trobar i mostrar una eina que permeti obtenir una representació dels senyals procedents de sistemes dinàmics adequada a les necessitats dels sistemes de Supervisió Experta de processos. Aquest objectiu general es pot subdividir en diverses parts, que són tractades en els diferents capítols que composen el treball i que es poden resumir en els següents punts: En primer lloc, cal conèixer les necessitats dels sistemes de Supervisió: La gran quantitat de dades que provenen dels processos fa necessari el tractament d'aquestes dades per obtenir-ne d'altres, més elaborades, amb un nivell més elevat de representació. La utilització de raonament qualitatiu, pròpia dels éssers humans, comporta la necessitat de representar simbòlicament els senyals, de traduir les dades numèriques en símbols. La Supervisió de sistemes dinàmics comporta que el temps sigui una variable fonamental, la asincronia dels esdeveniments significatius per a la Supervisió fa que les representacions més adequades i útils dels senyals siguin asíncrones. Finalment,l'ús dels coneixements experimentals en la Supervisió dels processos comporta que les representacions més naturals siguin les més útils. Aquestes necessitats fan de la representació dels senyals mitjançant episodis l'eina amb més possibilitats per assolir els objectius que es volen assolir. Per això, es presenta un formalisme que permet descriure i incloure-hi la formalització i les diferents aproximacions a aquest tipus de representació ja existents i, al mateix temps, augmentar-ne la significació a través de característiques dels senyals que no es tenen en compte en les aproximacions ja existents. El següent pas és aprofitar el nou formalisme per obtenir una nova representació amb un grau més gran de significació, cosa que s'aconsegueix representant explícitament les discontinuïtats i els períodes estacionaris o d'estabilitat, molt significatius en Supervisió de processos. Un problema sempre present en el tractament de senyals és el soroll que els afecta. Per aquest motiu es presenta un mètode que permet filtrar el soroll de manera que les representacions resultants quedin afectades el mínim possible per aquest tractament. Finalment, es presenta l'aplicació en línia de les eines descrites. La representació en línia dels senyals comporta el tractament de la incertesa inherent al coneixement parcial del senyal (un episodi no pot ser determinat i caracteritzat completament fins que no s'acaba). L'obtenció de resultats amb determinats graus de certesa és perfectament coherent amb la seva utilització posterior mitjançant Sistemes Experts o altres eines de la IA. Totes les aportacions del treball vénen acompanyades d'exemples i/o aplicacions que permeten observar-ne la utilitat i les limitacions.

Plataforma per a la simulació de xarxes de sensors

Aquest projecte descriu una plataforma de simulació per a xarxes de sensors des de la perspectiva dels sistemes multi-agents. La plataforma s'ha dissenyat per facilitar la simulació de diferents aplicacions concretes de xarxes de sensors. A més, s'ha entregat com a artefacte del projecte IEA (Institucions Electròniques Autònomes, TIN2006-15662-C02-0) de l'IIIACSIC. Dins l'entorn de l'IEA, aquesta és l'eina que aporta les capacitats de simulació per donar suport al disseny d'algorismes adaptatius per a xarxes de sensors.

Nanotermoparells: heterounions de nanowires

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la University of California a Irvine, EEUU, entre juliol del 2007 i gener del 2008. Els termoparells són actualment els sensors de temperatura més populars i més utilitzats per a un ampli rang d’aplicacions: industrials, domèstiques, etc. Aconseguir miniaturar els dispositius fins a dimensions extremadament petites obra un ampli rang de noves aplicacions per aquests dispositius, per exemple, en el camp de la tecnologia lab-on-a-chip. En aquesta investigació, el concepte de termoparell, és a dir, dos cables de diferent metall connectats per un extrem s’ha extrapolat a l’escala nanomètrica, utilitzant nanowires com a element de construcció. Aquests nanowires s’han sintetitzat a través d’un nou procediment desenvolupat en el grup d’investigació de la Universitat de California, Irvine, que ha permès treballar amb nanowires de diferents dimensions (control independent de l’alçada i amplada) i un major grau d’èxit en la fabricació d’aquests termometres. El mètode també permet dipositar aquestes nanoestructures sobre substractes no conductors de manera controlable, simplificant notablement tot el procés de fabricació. L’obtenció d’aquests dispositius ha permès demostrar que, a part de ser bons sensors de temperatura a nivell macroscòpic (fonts de calor ambientals), també permet la determinació de temperatura a nivell microscòpic (fonts de calor focalitzada, com és el cas de feixos làser). Per a la seva caracterització ha estat necessari l’ús de tecnologia puntera (làsers, amplificadors, microscopis de forces atòmiques) i inclòs el disseny de nous dispositius. Aquests nanotermoparells presenten propietats extraordinàries, com una gran sensitivitat, gran velocitat de resposta a estímuls tèrmics, i un comportament estable vers l’ús i el temps.

Efecte sobre la capacitat d'intercanvi catiònic del sòl i la retenció de nutrients de les aplicacions de biochar en sòls agrícoles

El biochar, o biocarbó, és un material produït a partir de la piròlisi de biomassa, consistent en la descomposició tèrmica de la matèria orgànica a baixa o nul·la concentració d’oxigen. La seva definició més acceptada és la d’un material pirolitzat destinat a ser utilitzat en el sòl, quedant fora d’aquesta denominació materials produïts per a ser utilitzats com a combustible. La gran varietat de materials pirolitzables i de tecnologies de piròlisi determinen un ampli ventall de biochars amb propietats físiques, químiques i biològiques molt contrastades, i que determinen la seva idoneïtat o no per a ser utilitzat com a esmena orgànica, sent la biomassa de partida un dels factors més determinants. Els processos de piròlisis generen gasos inflamables, gasos condensables inflamables (bioolis) i biochar en proporcions variables segons el tipus de piròlisi. Aquests grans tipus principals de piròlisi per la producció de biochar són: Piròlisi lenta, Piròlisi ràpida, i Gasificació. El producte biochar, totalment en procés d’investigació, es creu que pot tenir grans beneficis ambientals en diferents àmbits: Biochar com a millora de la fertilitat, Biochar com a via de gestió de residus, Biochar per producció d’energia, i Biochar per la mitigació del canvi climàtic. Cal tenir en compte possibles riscos a l’hora d’aplicar biochar en sòls. Ja que el producte final varia segons el material de partida. En especial quan es genera biochar a partir de residus, ja siguin de depuradora, industrials o ramaders, degut que el seu contingut en contaminants pot ser perjudicial pel medi ambient i per la salut de les plantes. Els contaminats presents, sobretot metalls pesats i hidrocarburs aromàtics policíclics (PAH), són difícilment eliminats o es produeixen “de novo” durant el procés de piròlisi, respectivament, de manera que amb les aplicacions de biochar poden causar impactes negatius. En aquest projecte, es centre especial atenció en una única característica del sòl, com es la capacitat d’intercanvi catiònic (CIC). La CIC és la capacitat que té el sòl per retenir i alliberar ions amb càrrega positiva. Per les seves característiques, l’argila i la matèria orgànica són les que condicionen la CIC total d’un sòl, ja que aquestes contenen carregues negatives a la seva superfície. La CIC proporciona als sòls la capacitat de retenir nutrients, necessaris per el creixement de les plantes, per tant una major CIC incrementa la fertilitat dels sòls, així com permet reduir les pèrdues d’aquests nutrients per lixiviació i mitigar possible contaminació de les aigües. L’objectiu principal del projecte doncs, és estudiar el potencial ús d’un biochar de gasificació com esmena orgànica per a sòls agrícoles alcalins mediterranis, i més concretament el seu paper per a millora de la retenció de nutrients en relació al potencial augment de la capacitat d’intercanvi catiònic (CIC) del sòl 18 mesos després de la seva aplicació en parcel·les de camp. Les conclusions finals no han estat del tot satisfactòries, degut que no s’han trobat diferències en la CIC, havent de rebutjar la hipòtesi de partida. Tot i que hi ha diferents factors que poden ser la causa d’aquests resultats. Una possibilitat, probablement la que dona major explicació, és el poc temps transcorregut des de l’aplicació de biochar fins al moment de les anàlisis.

Sensortizació en aplicacions alimentàries

La societat actual es caracteritza pel seu ús intensiu i extensiu de les telecomunicacions, que ha esdevingut possible gràcies a la microelectrònica i altres tecnologies. Abans, la microelectrònica ja havia deixat la seva empremta en l’automatització i la computació, on la reducció de costos que hi aportava havia anat fent viables cada vegada més aplicacions. Aquest fet ha esdevingut particularment clar en l’automoció on fa relativament pocs anys els elements electrònics tenien un rol marginal i ara constitueixen una part important de tota mena de vehicles. Però mentre aquestes aplicacions afectaven principalment les màquines, les telecomunicacions involucren majoritàriament les persones i això ha implicat un esforç tecnològic addicional per aconseguir que els nous dispositius fossin assequibles per a molt usuaris.Aquest cicle “nova tecnologia que permet noves aplicacions que redueixen el cost de la tecnologia i això fa viables noves aplicacions”, no queda tancat dins cap àmbit d’aplicació sinó que té una dimensió totalment transversal. Els sensors, molts d’ells basats en tecnologies microelectròniques, són un paradigma del caràcter transversal de la tecnologia fins el punt que han esdevingut omnipresents, també en aplicacions alimentàries, tot i que encara hi hagi molts reptes per afrontar.En aquesta ponència s’exposaran en primer lloc els fonaments dels sensors i alguns dels avenços tecnològics que han marcat la seva evolució en els darrers anys. Després es revisaran algunes de les aplicacions actuals dels sensors en la indústria alimentària i els factors singulars que per una banda requereixen la incorporació de nous sensors i que per altra impedeixen que aquesta incorporació es pugui fer mitjançant la simple adaptació de solucions aplicades en altres indústries. Finalment, s’exposaran algunes tendències que es preveu que poden influir notablement en una major implantació dels sensors actuals i en el desenvolupament de nous sensors.

Designing real nanotube-based gas sensors

Using a combination of density functional theory and recursive Green's functions techniques, we present a full description of a large scale sensor, accounting for disorder and different coverages. Here, we use this method to demonstrate the functionality of nitrogen-rich carbon nanotubes as ammonia sensors as an example. We show how the molecules one wishes to detect bind to the most relevant defects on the nanotube, describe how these interactions lead to changes in the electronic transport properties of each isolated defect, and demonstrate that there are significative resistance changes even in the presence of disorder, elucidating how a realistic nanosensor works.

Detection of catechol using mixed Langmuir-Blodgett films of a phospholipid and phthalocyanines as voltammetric sensors

The combination of metallic phthalocyanines (MPcs) and biomolecules has been explored in the literature either as mimetic systems to investigate molecular interactions or as supporting layers to immobilize biomolecules. Here, Langmuir-Blodgett (LB) films containing the phospholipid dimyristoyl phosphatidic acid (DMPA) mixed either with iron phthalocyanine (FePc) or with lutetium bisphthalocyanine (LuPc(2)) were applied as ITO modified-electrodes in the detection of catechol using cyclic voltammetry. The mixed Langmuir films of FePc + DMPA and LuPc(2) + DMPA displayed surface-pressure isotherms with no evidence of molecular-level interactions. The Fourier Transform Infrared (FTIR) spectra of the multilayer LB films confirmed the lack of interaction between the components. The DMPA and the FePc molecules were found to be oriented perpendicularly to the substrate, while LuPc(2) molecules were randomly organized. The phospholipid matrix induced a remarkable electrocatalytic effect on the phthalocyanines; as a result the mixed LB films deposited on ITO could be used to detect catechol with detection limits of 4.30 x 10(-7) and 3.34 x 10(-7) M for FePc + DMPA and LuPc(2) + DMPA, respectively. Results from kinetics experiments revealed that ion diffusion dominated the response of the modified electrodes. The sensitivity was comparable to that of other non-enzymatic sensors, which is sufficient to detect catechol in the food industry. The higher stability of the electrochemical response of the LB films and the ability to control the molecular architecture are promising for further studies with incorporation of biomolecules.

Probing magnetic and gold nanoparticles by using MAClevers (R) as ultrasensitive sensors

Magnetic AFM probes known as MAClevers (R) were employed for sensing picogram amounts of magnetic nanoparticles, based on the cantilever frequency shifts resulting from the magnetically induced adsorption of mass. By using organothiol functionalized magnetic nanoparticles, this analytical strategy was successfully extended to the detection of gold nanoparticles, as confirmed by confocal Raman microscopy.