Nueva tecnología para la separación de gases atmosféricos y captura de dióxido de carbono por aplicación de campos electromagnéticos y fotoionización

Son numerosos los expertos que predicen que hasta pasado 2050 no se utilizarán masivamente las energías de origen renovable, y que por tanto se mantendrá la emisión de dióxido de carbono de forma incontrolada. Entre tanto, y previendo que este tipo de uso se mantenga hasta un horizonte temporal aún más lejano, la captura, concentración y secuestro o reutilización de dióxido de carbono es y será una de las principales soluciones a implantar para paliar el problema medioambiental causado. Sin embargo, las tecnologías existentes y en desarrollo de captura y concentración de este tipo de gas, presentan dos limitaciones: las grandes cantidades de energía que consumen y los grandes volúmenes de sustancias potencialmente dañinas para el medioambiente que producen durante su funcionamiento. Ambas razones hacen que no sean atractivas para su implantación y uso de forma extensiva. La solución planteada en la presente tesis doctoral se caracteriza por la ausencia de residuos producidos en la operación de captura y concentración del dióxido de carbono, por no utilizar substancias químicas y físicas habituales en las técnicas actuales, por disminuir los consumos energéticos al carecer de sistemas móviles y por evitar la regeneración química y física de los materiales utilizados en la actualidad. Así mismo, plantea grandes retos a futuras innovaciones sobre la idea propuesta que busquen fundamentalmente la disminución de la energía utilizada durante su funcionamiento y la optimización de sus componentes principales. Para conseguir el objetivo antes citado, la presente tesis doctoral, una vez establecido el planteamiento del problema al que se busca solución (capítulo 1), del estudio de las técnicas de separación de gases atmosféricos utilizadas en la actualidad, así como del de los sistemas fundamentales de las instalaciones de captura y concentración del dióxido de carbono (capítulo 2) y tras una definición del marco conceptual y teórico (capítulo 3), aborda el diseño de un prototipo de ionización fotónica de los gases atmosféricos para su posterior separación electrostática, a partir del estudio, adaptación y mejora del funcionamiento de los sistemas de espectrometría de masas. Se diseñarán y desarrollarán los sistemas básicos de fotoionización, mediante el uso de fuentes de fotones coherentes, y los de separación electrostática (capítulo 4), en que se basa el funcionamiento de este sistema de separación de gases atmosféricos y de captura y concentración de dióxido de carbono para construir un prototipo a nivel laboratorio. Posteriormente, en el capítulo 5, serán probados utilizando una matriz experimental que cubra los rangos de funcionamiento previstos y aporte suficientes datos experimentales para corregir y desarrollar el marco teórico real, y con los que se pueda establecer y corregir un modelo físico– matemático de simulación (capítulo 6) aplicable a la unidad en su conjunto. Finalmente, debido a la utilización de unidades de ionización fotónica, sistemas láseres intensos y sistemas eléctricos de gran potencia, es preciso analizar el riesgo biológico a las personas y al medioambiente debido al impacto de la radiación electromagnética producida (capítulo 7), minimizando su impacto y cumpliendo con la legislación vigente. En el capítulo 8 se planteará un diseño escalable a tamaño piloto de la nueva tecnología propuesta y sus principales modos de funcionamiento, así como un análisis de viabilidad económica. Como consecuencia de la tesis doctoral propuesta y del desarrollo de la unidad de separación atmosférica y de captura y concentración de dióxido de carbono, surgen diversas posibilidades de estudio que pueden ser objeto de nuevas tesis doctorales y de futuros desarrollos de ingeniería. El capítulo 9 tratará de incidir en estos aspectos indicando líneas de investigación para futuras tesis y desarrollos industriales. ABSTRACT A large number of experts predict that until at least 2050 renewable energy sources will not be massively used, and for that reason, current Primary Energy sources based on extensive use of fossil fuel will be used maintaining out of control emissions, Carbon Dioxide above all. Meanwhile, under this scenario and considering its extension until at least 2050, Carbon Capture, Concentration, Storage and/or Reuse is and will be one of the main solutions to minimise Greenhouse Gasses environmental effect. But, current Carbon Capture and Storage technology state of development has two main problems: it is a too large energy consuming technology and during normal use it produces a large volume of environmentally dangerous substances. Both reasons are limiting its development and its extensive use. This Ph Degree Thesis document proposes a solution to get the expected effect using a new atmospheric gasses separation system with the following characteristics: absence of wastes produced, it needs no chemical and/or physical substances during its operation, it reduces to minimum the internal energy consumptions due to absence of mobile equipment and it does not need any chemical and/or physical regeneration of substances. This system is beyond the State of the Art of current technology development. Additionally, the proposed solution raises huge challenges for future innovations of the proposed idea finding radical reduction of internal energy consumption during functioning, as well as regarding optimisation of main components, systems and modes of operation. To achieve this target, once established the main problem, main challenge and potential solving solutions (Chapter 1), it is established an initial starting point fixing the Atmospheric Gasses Separation and Carbon Capture and Storage developments (Chapter 2), as well as it will be defined the theoretical and basic model, including existing and potential new governing laws and mathematical formulas to control its system functioning (Chapter 3), this document will deal with the design of an installation of an operating system based on photonic ionization of atmospheric gasses to be separated in a later separation system based on the application of electrostatic fields. It will be developed a basic atmospheric gasses ionization prototype based on intense radioactive sources capable to ionize gasses by coherent photonic radiation, and a basic design of electrostatic separation system (Chapter 4). Both basic designs are the core of the proposed technology that separates Atmospheric Gasses and captures and concentrates Carbon Dioxide. Chapter 5 will includes experimental results obtained from an experimental testing matrix covering expected prototype functioning regimes. With the obtained experimental data, theoretical model will be corrected and improved to act as the real physical and mathematical model capable to simulate real system function (Chapter 6). Finally, it is necessary to assess potential biological risk to public and environment due to the proposed use of units of intense energy photonic ionization, by laser beams or by non–coherent sources and large electromagnetic systems with high energy consumption. It is necessary to know the impact in terms of and electromagnetic radiation taking into account National Legislation (Chapter 7). On Chapter 8, an up scaled pilot plant will be established covering main functioning modes and an economic feasibility assessment. As a consequence of this PhD Thesis, a new field of potential researches and new PhD Thesis are opened, as well as future engineering and industrial developments (Chapter 9).

Monumentos desaparecidos. La iglesia de Nuestra Señora del Temple, en Ceinos de Campos (Valladolid)

Artículo incluido en la recopilación "Sobre monumentos y otros escritos". Paginación original de la revista Arquitectura: 344-350

Campos de niebla o poética de la pérdida

Campos de niebla o poética de la pérdida

Oracion euangelica en hacimiento de gracias por la milagrosa cosecha de las mas estimables miesses que ha concedido á los campos de... Orihuela la... Virgen de Monserrate, su patrona [Texto impreso]

Port con orla tip

Simulación tridimensional de una cámara de combustión experimental para obtener los campos de velocidad, presión y temperatura, mediante el software CFX 5.6

El objetivo de la presente investigación es predecir los campos de velocidad, presión y temperatura en una cámara de combustión experimental, mediante la técnica de la simulación numérica de flujo de fluidos. Para ello se revisa el procedimiento de solución numérica de las ecuaciones de transporte, aplicadas a la cámara de combustión experimental. La simulación está basada en el software CFX 5.6, el cual fue adquirido por la universidad nacional experimental del Táchira por medio del Decanato de Post-grado y de Investigación. Se hace un estudio de la sensibilidad de malla para adecuar el criterio de convergencia que el software requiere. La cámara de combustión experimental empleada para éste estudio es una cámara de combustión diseñada por estudiantes de Pre-grado para determinar la temperatura de flama adiabática, aunque el diseño de esta cámara no es estándar, es útil para medir la temperatura en tiempo real. El combustible empleado para éste análisis es propano (C3H8) el cual es inyectado a la cámara de combustión por una tubería concéntrica al flujo de aire. En la solución de la simulación computacional se aprecia, a través del perfil de temperatura, la envolvente de la llama, formada por el contorno de temperatura máxima, la cual es similar a la observada en cualquier cámara de combustión.

Soluciones abovedadas en la arquitectura rural de Tierra de Campos: los domos de adobe en Chozos y casetas

Tierra de Campos es la comarca española que mejor representa a las construcciones humildes del barro con bellos ejemplos como los palomares, las bodegas, los molinos, las casetas, los chozos, etc. En esta extensa zona, con una gran superficie cerealista y con poca densidad de población, la sociedad ha estado profundamente ligada a las actividades agropecuarias, especialmente a la agricultura. De esta manera ante sus necesidades laborales los antiguos labradores levantaron pequeñas edificaciones que ayudaban a mejorar su labor en el campo sirviendo de refugio del sol y de la noche, para cobijarse del calor o del frío, para guardar los aperos o, incluso, para meter a algún animal. En la mayoría de los casos estudiados en los recorridos efectuados por las cuatro provincias que son invadidas por esta región natural (León, Zamora, Valladolid y Palencia), las techumbres de estas pequeñas construcciones (llamadas chozos o casetas) se realizaban con sistemas abovedados con adobe. Se trata de una técnica constructiva ya en desuso y prácticamente olvidada y en cuyo análisis pretendemos recuperar su conocimiento arquitectónico. Abordaremos el estudio de los domos de barro desde diferentes perspectivas. En primer lugar razonaremos la causas que han llevado al “arquitecto popular” al empleo de este material y de este sistema abovedado desde el conocimiento geográfico. Por otro lado, indagaremos en las características constructivas que expliquen los tipos de sistemas empleados, el equilibrio estructural de la bóveda de tierra y las cualidades bioclimáticas de la figura cupuliforme. Finalmente se estudiarán los revestimientos de protección y los procesos patológicos que han llevado a la ruina de este bello elemento de la arquitectura humilde “terracampiña”. Concluiremos con las valoraciones y opciones sobre la intervención en la técnica abovedada con barro para comprender las posibilidades de recuperación este patrimonio arquitectónico vernáculo del interior de Castilla y León.

Soluciones abovedadas en la arquitectura rural de Tierra de Campos: los domos de adobe en Chozos y casetas

Tierra de Campos es la comarca española que mejor representa a las construcciones humildes del barro con bellos ejemplos como los palomares, las bodegas, los molinos, las casetas, los chozos, etc. En esta extensa zona, con una gran superficie cerealista y con poca densidad de población, la sociedad ha estado profundamente ligada a las actividades agropecuarias, especialmente a la agricultura. De esta manera ante sus necesidades laborales los antiguos labradores levantaron pequeñas edificaciones que ayudaban a mejorar su labor en el campo sirviendo de refugio del sol y de la noche, para cobijarse del calor o del frío, para guardar los aperos o, incluso, para meter a algún animal. En la mayoría de los casos estudiados en los recorridos efectuados por las cuatro provincias que son invadidas por esta región natural (León, Zamora, Valladolid y Palencia), las techumbres de estas pequeñas construcciones (llamadas chozos o casetas) se realizaban con sistemas abovedados con adobe. Se trata de una técnica constructiva ya en desuso y prácticamente olvidada y en cuyo análisis pretendemos recuperar su conocimiento arquitectónico. Abordaremos el estudio de los domos de barro desde diferentes perspectivas. En primer lugar razonaremos la causas que han llevado al “arquitecto popular” al empleo de este material y de este sistema abovedado desde el conocimiento geográfico. Por otro lado, indagaremos en las características constructivas que expliquen los tipos de sistemas empleados, el equilibrio estructural de la bóveda de tierra y las cualidades bioclimáticas de la figura cupuliforme. Finalmente se estudiarán los revestimientos de protección y los procesos patológicos que han llevado a la ruina de este bello elemento de la arquitectura humilde “terracampiña”. Concluiremos con las valoraciones y opciones sobre la intervención en la técnica abovedada con barro para comprender las posibilidades de recuperación este patrimonio arquitectónico vernáculo del interior de Castilla y León.

Detectores monolíticos y sensores compatibles con altos campos magnéticos para tomografía por emisión de positrones

Esta tesis recoje un trabajo experimental centrado en profundizar sobre el conocimiento de los bloques detectores monolíticos como alternativa a los detectores segmentados para tomografía por emisión de positrones (Positron Emission Tomography, PET). El trabajo llevado a cabo incluye el desarrollo, la caracterización, la puesta a punto y la evaluación de prototipos demostradores PET utilizando bloques monolíticos de ortosilicato de lutecio ytrio dopado con cerio (Cerium-Doped Lutetium Yttrium Orthosilicate, LYSO:Ce) usando sensores compatibles con altos campos magnéticos, tanto fotodiodos de avalancha (Avalanche Photodiodes, APDs) como fotomultiplicadores de silicio (Silicon Photomultipliers, SiPMs). Los prototipos implementados con APDs se construyeron para estudiar la viabilidad de un prototipo PET de alta sensibilidad previamente simulado, denominado BrainPET. En esta memoria se describe y caracteriza la electrónica frontal integrada utilizada en estos prototipos junto con la electrónica de lectura desarrollada específicamente para los mismos. Se muestran los montajes experimentales para la obtención de las imágenes tomográficas PET y para el entrenamiento de los algoritmos de red neuronal utilizados para la estimación de las posiciones de incidencia de los fotones γ sobre la superficie de los bloques monolíticos. Con el prototipo BrainPET se obtuvieron resultados satisfactorios de resolución energética (13 % FWHM), precisión espacial de los bloques monolíticos (~ 2 mm FWHM) y resolución espacial de la imagen PET de 1,5 - 1,7 mm FWHM. Además se demostró una capacidad resolutiva en la imagen PET de ~ 2 mm al adquirir simultáneamente imágenes de fuentes radiactivas separadas a distancias conocidas. Sin embargo, con este prototipo se detectaron también dos limitaciones importantes. En primer lugar, se constató una falta de flexibilidad a la hora de trabajar con un circuito integrado de aplicación específica (Application Specific Integrated Circuit, ASIC) cuyo diseño electrónico no era propio sino comercial, unido al elevado coste que requieren las modificaciones del diseño de un ASIC con tales características. Por otra parte, la caracterización final de la electrónica integrada del BrainPET mostró una resolución temporal con amplio margen de mejora (~ 13 ns FWHM). Tomando en cuenta estas limitaciones obtenidas con los prototipos BrainPET, junto con la evolución tecnológica hacia matrices de SiPM, el conocimiento adquirido con los bloques monolíticos se trasladó a la nueva tecnología de sensores disponible, los SiPMs. A su vez se inició una nueva estrategia para la electrónica frontal, con el ASIC FlexToT, un ASIC de diseño propio basado en un esquema de medida del tiempo sobre umbral (Time over Threshold, ToT), en donde la duración del pulso de salida es proporcional a la energía depositada. Una de las características más interesantes de este esquema es la posibilidad de manejar directamente señales de pulsos digitales, en lugar de procesar la amplitud de las señales analógicas. Con esta arquitectura electrónica se sustituyen los conversores analógicos digitales (Analog to Digital Converter, ADCs) por conversores de tiempo digitales (Time to Digital Converter, TDCs), pudiendo implementar éstos de forma sencilla en matrices de puertas programmable ‘in situ’ (Field Programmable Gate Array, FPGA), reduciendo con ello el consumo y la complejidad del diseño. Se construyó un nuevo prototipo demostrador FlexToT para validar dicho ASIC para bloques monolíticos o segmentados. Se ha llevado a cabo el diseño y caracterización de la electrónica frontal necesaria para la lectura del ASIC FlexToT, evaluando su linealidad y rango dinámico, el comportamiento frente a ruido así como la no linealidad diferencial obtenida con los TDCs implementados en la FPGA. Además, la electrónica presentada en este trabajo es capaz de trabajar con altas tasas de actividad y de discriminar diferentes centelleadores para aplicaciones phoswich. El ASIC FlexToT proporciona una excelente resolución temporal en coincidencia para los eventos correspondientes con el fotopico de 511 keV (128 ps FWHM), solventando las limitaciones de resolución temporal del prototipo BrainPET. Por otra parte, la resolución energética con bloques monolíticos leidos por ASICs FlexToT proporciona una resolución energética de 15,4 % FWHM a 511 keV. Finalmente, se obtuvieron buenos resultados en la calidad de la imagen PET y en la capacidad resolutiva del demostrador FlexToT, proporcionando resoluciones espaciales en el centro del FoV en torno a 1,4 mm FWHM. ABSTRACT This thesis is focused on the development of experimental activities used to deepen the knowledge of monolithic detector blocks as an alternative to segmented detectors for Positron Emission Tomography (PET). It includes the development, characterization, setting up, running and evaluation of PET demonstrator prototypes with monolithic detector blocks of Cerium-doped Lutetium Yttrium Orthosilicate (LYSO:Ce) using magnetically compatible sensors such as Avalanche Photodiodes (APDs) and Silicon Photomultipliers (SiPMs). The prototypes implemented with APDs were constructed to validate the viability of a high-sensitivity PET prototype that had previously been simulated, denominated BrainPET. This work describes and characterizes the integrated front-end electronics used in these prototypes, as well as the electronic readout system developed especially for them. It shows the experimental set-ups to obtain the tomographic PET images and to train neural networks algorithms used for position estimation of photons impinging on the surface of monolithic blocks. Using the BrainPET prototype, satisfactory energy resolution (13 % FWHM), spatial precision of monolithic blocks (~ 2 mm FWHM) and spatial resolution of the PET image (1.5 – 1.7 mm FWHM) in the center of the Field of View (FoV) were obtained. Moreover, we proved the imaging capabilities of this demonstrator with extended sources, considering the acquisition of two simultaneous sources of 1 mm diameter placed at known distances. However, some important limitations were also detected with the BrainPET prototype. In the first place, it was confirmed that there was a lack of flexibility working with an Application Specific Integrated Circuit (ASIC) whose electronic design was not own but commercial, along with the high cost required to modify an ASIC design with such features. Furthermore, the final characterization of the BrainPET ASIC showed a timing resolution with room for improvement (~ 13 ns FWHM). Taking into consideration the limitations obtained with the BrainPET prototype, along with the technological evolution in magnetically compatible devices, the knowledge acquired with the monolithic blocks were transferred to the new technology available, the SiPMs. Moreover, we opted for a new strategy in the front-end electronics, the FlexToT ASIC, an own design ASIC based on a Time over Threshold (ToT) scheme. One of the most interesting features underlying a ToT architecture is the encoding of the analog input signal amplitude information into the duration of the output signals, delivering directly digital pulses. The electronic architecture helps substitute the Analog to Digital Converters (ADCs) for Time to Digital Converters (TDCs), and they are easily implemented in Field Programmable Gate Arrays (FPGA), reducing the consumption and the complexity of the design. A new prototype demonstrator based on SiPMs was implemented to validate the FlexToT ASIC for monolithic or segmented blocks. The design and characterization of the necessary front-end electronic to read-out the signals from the ASIC was carried out by evaluating its linearity and dynamic range, its performance with an external noise signal, as well as the differential nonlinearity obtained with the TDCs implemented in the FPGA. Furthermore, the electronic presented in this work is capable of working at high count rates and discriminates different phoswich scintillators. The FlexToT ASIC provides an excellent coincidence time resolution for events that correspond to 511 keV photopeak (128 ps FWHM), resolving the limitations of the poor timing resolution of the BrainPET prototype. Furthermore, the energy resolution with monolithic blocks read by FlexToT ASICs provides an energy resolution of 15.4 % FWHM at 511 keV. Finally, good results were obtained in the quality of the PET image and the resolving power of the FlexToT demonstrator, providing spatial resolutions in the centre of the FoV at about 1.4 mm FWHM.

Modelo de escuelas evolutivas para campos de refugiados y desplazados en el Sahel

La Fundación Entreculturas, en línea con sus actividades para el desarrollo integral de los sectores desfavorecidos en África, ha elaborado un proyecto en consorcio con JRS (Servicio Jesuita al Refugiado) con el objetivo de “garantizar el acceso a una educación primaria de calidad para la población retornada y las comunidades reintegradas en zonas de acogida en el Este de Chad”. Este proyecto tratará de intervenir en las condiciones educativas tratando la problemática de una manera global: a través de la formación de docentes, la promoción comunitaria, la reducción de la pobreza, la equidad de género y la construcción de infraestructuras. La presente propuesta trata de responder a este último punto, planteando una solución técnica adecuada y pertinente desde el punto de vista del producto y del proceso. Con el documento se pretende aportar una serie de soluciones constructivas que puedan ser utilizadas tanto en los contextos específicos de este proyecto como en otros con características similares, de manera que se contribuya a una estandarización de los procesos y soluciones garantizando la calidad, seguridad, economía, rapidez y control en este tipo de situaciones de emergencia, en los que el tiempo de planificación y ejecución es limitado.

Campos de juego de Noguchi y Van Eyck. El plano horizontal

Campos de juego de Noguchi y Van Eyck. El plano horizontal

A história do Senhor Bom Jesus da Cana Verde: conflitos e celebrações em torno de uma imagem religiosa (Siqueira Campos PR, 1933)

Essa dissertação abordou os conflitos que ocorreram no espaço geográfico denominado Norte Pioneiro . A imagem do Bom Jesus, de propriedade da família Pinto, foi expropriada pelo vigário da paróquia do Distrito de Salto do Itararé, padre Alfredo Simon, que reuniu cerca de vinte homens aramados para capturar esse santo. Nesse conflito religioso que ocorreu no dia 26/4/1933 duas pessoas foram mortas: o comerciante do Arraial dos Pintos, João Moreira, e o herdeiro do Bom Jesus, José Pinto de Oliveira. Esse último veio a falecer meses depois do conflito. Ao redor dessa imagem foi sendo criada uma história oficial e vigiada pelos donos do poder simbólico, mantenedora da ordem e da tradição. No entanto, a história do Bom Jesus foi compreendida numa concepção mais ampla, pois na esfera religiosa ocorria um fenômeno denominado de romanização. A Igreja Católica seguia o Código de Direito Canônico de 1917, não reconhecendo o Código de Direito Civil do Estado Nacional Brasileiro. Na esfera política, o governo paranaense colocou em prática o sistema de terras devolutas. No setor dos transportes, a estrada de ferro RVPRSC (Rede Viária Paraná Santa Catarina) já se encontrava na região desde 1919. E nesse ínterim, as novas relações sócio-culturais e econômicas foram introduzidas no campo, isto é, o capitalismo agrário.(AU)

A história do Senhor Bom Jesus da Cana Verde: conflitos e celebrações em torno de uma imagem religiosa (Siqueira Campos PR, 1933)

Essa dissertação abordou os conflitos que ocorreram no espaço geográfico denominado Norte Pioneiro . A imagem do Bom Jesus, de propriedade da família Pinto, foi expropriada pelo vigário da paróquia do Distrito de Salto do Itararé, padre Alfredo Simon, que reuniu cerca de vinte homens aramados para capturar esse santo. Nesse conflito religioso que ocorreu no dia 26/4/1933 duas pessoas foram mortas: o comerciante do Arraial dos Pintos, João Moreira, e o herdeiro do Bom Jesus, José Pinto de Oliveira. Esse último veio a falecer meses depois do conflito. Ao redor dessa imagem foi sendo criada uma história oficial e vigiada pelos donos do poder simbólico, mantenedora da ordem e da tradição. No entanto, a história do Bom Jesus foi compreendida numa concepção mais ampla, pois na esfera religiosa ocorria um fenômeno denominado de romanização. A Igreja Católica seguia o Código de Direito Canônico de 1917, não reconhecendo o Código de Direito Civil do Estado Nacional Brasileiro. Na esfera política, o governo paranaense colocou em prática o sistema de terras devolutas. No setor dos transportes, a estrada de ferro RVPRSC (Rede Viária Paraná Santa Catarina) já se encontrava na região desde 1919. E nesse ínterim, as novas relações sócio-culturais e econômicas foram introduzidas no campo, isto é, o capitalismo agrário.(AU)