Máster Universitario en Ingeniería Química

URI permanente para esta colecciónhttps://hdl.handle.net/11441/85892

Examinar

Mostrando 1 - 20 de 33

Análisis comparativo de almacenamiento de la producción eléctrica fotovoltaica en baterías y pilas de combustible
(2024) Cerrada Galán, Alberto; Lillo Bravo, Isidoro; Vilches Arenas, Luis Francisco; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
En los últimos años, la problemática relacionada con la gestión energética sostenible se ha vuelto cada vez más estricta. El nuevo tablero energético va generando un mayor interés por diversificar los métodos de producción vía renovable, mediante proyectos híbridos, o con instalaciones heterogéneas en tecnología y antigüedad; paralelamente, van surgiendo cuestiones sobre cómo priorizar la correspondiente seguridad de abastecimiento desde el punto de vista medioambiental, económico y social. La solución que se propone en este trabajo es la del almacenamiento de energía solar fotovoltaica a escala doméstica – industrial. Entre las diversas técnicas existentes a día de hoy, se llevará a cabo una investigación y posterior comparación sobre las tecnologías de baterías frente a los sistemas de almacenamiento que emplean hidrógeno. Uno de los aspectos que cada vez está tomando mayor relevancia en el amplio abanico de fabricantes es la aceleración de la degradación cuando estos equipos funcionan en condiciones dinámicas, lo que se manifiesta en su rendimiento al verse reducidas variables importantes como la eficiencia, capacidad y vida útil.
Análisis comparativo del ciclo de vida en la producción de aceite de oliva en olivar tradicional y superintensivo
(2022) Tello Castillo, Paulina; Alonso-Fariñas, Bernabé; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
Los sistemas superintensivos han mostrado una fuerte reducción de costos debido a su alto nivel de mecanización, pero pueden generar mayores impactos ambientales en comparación con los sistemas tradicionales, debido a una alta dosis de pesticidas y fertilizantes aplicados y a la mecanización total desde la siembra hasta la cosecha. El presente Trabajo de Fin de Máster (TFM) tiene como objetivo comparar la huella ambiental de las dos tipologías de cultivo más empleadas en la actualidad: el cultivo tradicional de la provincia de Jaén y el superintensivo o en seto del sur de Portugal, por ser estas dos zonas donde predominan uno y otro. Para el estudio se empleará la metodología del Análisis de Ciclo de Vida (ACV) siguiendo la norma UNE-ISO 14044. Las hectáreas de cultivo tradicional disponibles en Jaén son aproximadamente 354.000, mientras que en Portugal los olivares con disposición en seto ocupan 111.000 ha. En primer lugar, para calcular la huella ambiental de los aceites se establecen los límites del sistema a estudiar que abarcan desde el cultivo de las aceitunas en el olivar hasta la producción de aceite de oliva virgen. Además, en el sistema se incluye el refinado de los aceites que no son vírgenes, como es el lampante y el orujo, así como la valorización de las corrientes residuales generadas. La unidad funcional de los sistemas es un kilogramo de aceite de oliva virgen. A continuación, se analizan los inventarios de ciclo de vida de ambos cultivos. En ellos se recogen las entradas, salidas, corrientes intermedias, emisiones, co-productos y productos de cada una de las etapas que forman de la producción de aceite de oliva virgen. Tras la fase de análisis los inventarios, se realiza la evaluación del impacto del ciclo de vida. Se emplea el software Simapro con el objetivo de transformar los valores de inventario en valores de impacto ambiental. El método de cálculo empleado es el ReCiPe 2016 Midpoint (H) que permite generar hasta dieciocho categorías de impacto. En este proyecto se han seleccionado cuatro: calentamiento global, acidificación del suelo, uso de suelo y consumo de agua. Por último, se procede a la interpretación de los resultados de la evaluación de impactos con el objetivo de discutir cuál es la forma de cultivo más favorable medioambientalmente.
Análisis del Impacto de la Degradación de las Barreras Ingenieriles en un Almacenamiento Geológico Profundo de Residuos Radiactivos de Alta Actividad: Aplicación a España
(2019) Cuenca García, Sergio; García Haro, Pedro; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
El principal problema que trae consigo la energía nuclear es, sin duda alguna, la gestión de los residuos generados. El método de gestión de dichos residuos depende del ciclo del combustible nuclear utilizado en cada país. En el mundo existen dos alternativas de gestión: la posibilidad de reciclar el combustible gastado para volverlo a utilizar en el reactor (ciclo cerrado) y, por otro lado, almacenarlo de forma definitiva tras su uso como combustible (ciclo abierto). En España, a pesar de ser un país con plantas nucleares en explotación desde hace más de 50 años, la gestión del combustible aún no ha sido definida. A día de hoy, todavía se están llevando a cabo investigaciones relacionadas con las dos alternativas de gestión previamente mencionadas. Si bien, la empresa encargada de gestionar este tipo de residuos en España (ENRESA) establece el ciclo abierto como escenario de referencia. De acuerdo a este método de gestión, tras un periodo de enfriamiento en las piscinas de las centrales o en almacenamientos temporales, el combustible pasa a ser almacenado, de forma definitiva, en un almacenamiento geológico profundo (AGP), donde los residuos de combustible nuclear gastado permanecen almacenados, a gran profundidad, en formaciones geológicas estables. El principio de funcionamiento de dicha instalación subterránea consiste en un diseño "multibarrera”, cuyo objetivo es interponer una serie de barreras ingenieriles entre el combustible y la biosfera, con el objetivo de evitar la interacción entre ambos. Dichas barreras tienen una serie de limitaciones en cuanto a condiciones operativas se refiere, así como unos límites de operatividad a partir de los cuales no se garantiza que se cumpla su función: el aislamiento del combustible gastado de la biosfera. Por tanto, es importante garantizar que las barreras anteriores cumplen su función en diferentes escenarios y ante la presencia de determinados factores. En este TFM, se analiza un caso de estudio de AGP en el que se plantean diversos escenarios (basados en su probabilidad de ocurrencia) de degradación de las barreras ingenieriles. Se ha seleccionado como caso de estudio para el AGP una formación de arcilla en la localidad de Villarejo-Periesteban (Cuenca), ya que cumple con los criterios exigidos para estas instalaciones. Para el diseño de la instalación se han seguido los estándares fijados por ENRESA y los datos públicos accesibles. En la instalación se han modelado los fenómenos de transferencia de calor y materia. Del análisis de los escenarios de degradación se ha concluido que el AGP es una instalación segura que permite aislar el combustible gastado en condiciones óptimas siempre que el tiempo de enfriamiento inicial (llevado a cabo en otras instalaciones) sea superior a 50 años.
Análisis técnico-económico de la producción de aromáticos a partir de bioetanol
(2020) Lara Quijano, Ana; Campoy Naranjo, Manuel; Villanueva Perales, Ángel Luis; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
En este trabajo se desarrolla la ingeniería básica de una planta de producción de 140.000 toneladas anuales de BTX (benceno, tolueno y xileno) empleando etanol como materia prima. En primer lugar, se realiza una introducción en la que se expone la situación actual de los BTX y un breve análisis de mercado que servirá de ayuda para fijar la producción de la planta. A continuación, se exponen los principales métodos de producción de BTX en la actualidad, además de otros métodos no convencionales. Entre ellos, se explica con más detalle la ruta de obtención de BTX a partir de etanol, concretamente las características del reactor, en el que se emplea un catalizador de zeolita HZSM-5 dopada con galio, que permite obtener una conversión de etanol del 96% y una selectividad a BTX del 73%. Posteriormente, se presenta el diagrama de flujo de la instalación, considerando varios sistemas alternativos de separación y justificando la elección de los equipos incluidos en el PFD definitivo. En cuanto a los cálculos realizados, cabe descatar que se han usado los softwares “Aspen Plus” y “Excel”. El primero ha permitido resolver los balances de materia y energía de la planta, además de diseñar los equipos involucrados en el proceso. Tras realizar estos cálculos, se obtiene un rendimiento a productos del 70%, es decir, se producen 70 kg de BTX por cada 100 kg de etanol alimentado a la planta. Por otro lado, el “Excel” se ha empleado en la elaboración del estudio económico, donde se estima, mediante correlaciones, la inversión inicial requerida por la instalación y se estudia la viabilidad económica del proyecto a través del VAN (Valor Presente Neto). Para ello, se analiza cómo afecta a este indicador económico la variación del precio de la materia prima y los productos obtenidos en la planta. Así, se consigue realizar una primera estimación de la viabilidad económica de la instalación, obteniendo un VAN de 41 millones de euros para una vida útil de la planta de 30 años, considerando un precio de medio del etanol y los BTX.
Análisis técnico-económico de obtención de metanol a través de la reutilización de CO2 procedente de una cementera
(2024) Galván Díaz, Ignacio; Portillo Estévez, Esmeralda; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
Como continuación de mi trabajo de fin de grado, este proyecto sigue con el mismo objetivo fundamental que es el apoyo en la economía circular de emisiones cero que se ha marcado la Unión Europea para 2050. Siendo una transformación lenta y costosa que se ha ido ralentizando, reduciéndose el tiempo para remediar la catástrofe climática y que puede cambiar la vida del planeta tal y como la conocemos. En este trabajo se propone la transformación de las emisiones de CO2 procedentes de una planta cementera en un producto con valor añadido como el CH3OH. Lo que permite contribuir en la reducción de las emisiones hacia la atmósfera y la obtención de un producto que favorece a la economía circular. Este trabajo abarca desde el sistema de captura de CO2 basado en un sistema de absorción y regeneración de aminas, la simulación de un electrolizador alcalino basado en KOH para la producción de H2 y la simulación completa de la planta de producción de CH3OH. Con los resultados obtenidos, se llevó a cabo un análisis económico para estudiar la viabilidad del proyecto consiguiéndose beneficios en el proyecto lo que lo hace atractivo para llevarlo a cabo.
Análisis Técnico-Económico de una planta de reformado seco
(2023) Córdoba Rodríguez, María; Portillo Estévez, Esmeralda; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
Este Trabajo de Fin de Máster surge de la creciente problemática que recogen los gases de efecto invernadero, como son el dióxido de carbono y el metano, que provocan el calentamiento global y la mayoría de los desastres naturales que se observan hoy en día. Estos provocan meses de sequías y, posteriormente, diluvios que desembocan la inundación de ciudades, así como la dificultad de producción de alimentos básicos para la sustentación de la población actual. Este trabajo busca estudiar una planta de reformado seco de metano, proceso que consume metano y dióxido de carbono para producir gas de síntesis, producto intermedio más demandado en la industria. Para ello, se propone la simulación de una planta de producción de gas de síntesis a partir de biogás, producto obtenido de la digestión anaerobia de materia orgánica, con el reformado seco de metano y apoyado en el reformado con vapor de monóxido de carbono. Entre las opciones que se baraja en este trabajo, la modelización realizada se apoya de una tecnología emergente como son los microrreactores monolíticos cerámicos y metálicos. Este tipo de reactores permite realizar las reacciones convencionales en espacios más reducidos, evitando tener que invertir en equipos muy voluminosos y ahorrando costes de terreno. De igual manera, se realiza el esquema de una planta integrada energéticamente para evitar el consumo de corrientes auxiliares a partir de herramientas de simulación como Aspen Plus® y se plantean diferentes escenarios de temperatura de operación y configuraciones para determinar aquel en el cual se obtiene una mejor producción, mediante el estudio del comportamiento de cada escenario. El objetivo es realizar un análisis tecno-económico completo de la planta, validando el método elegido mediante datos experimentales y bibliográficos. Así mismo, se pretende conocer la rentabilidad económica de la misma y su posible escalado para conseguir una producción industrial teniendo en cuenta los diferentes escenarios simulados y analizados, eligiendo para el escalado aquella configuración que proporcione mayores beneficios económicos y/o menores costes de equipos y servicios auxiliares.
Aplicación de la herramienta BOW-TIE para la identificación y gestión de los riesgos en instalaciones de procesos
(2021) Muñoz Arjona, Andrés; Cañadas Serrano, Luis; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
La seguridad en la industria de procesos es uno de los aspectos más importantes. Toda instalación y cadena de procesos debe estar adecuada y preparada para saber actuar ante cualquier tipo de situación que lleve asociado un peligro, desde un posible fallo en la cadena de proceso hasta un accidente grave, tanto con daños a instalaciones y equipos como a personas. El primer objetivo de este trabajo es la de utilizar una de las herramientas más conocidas en las instalaciones de procesos para la evaluación de su seguridad, la metodología de evaluación de riesgos BOWTIE. Esta metodología muestra, de forma visual, todos los elementos que pueden contribuir en el desarrollo de un posible escenario, teniendo en cuenta los posibles peligros involucrados en el proceso de producción de cualquier instalación, con el objetivo de producir un producto de la forma más segura posible, analizando qué tipo de causas pueden generar dicho evento (que se quiere evitar) hasta las consecuencias que pueden llegar a originarse. La metodología BOW-TIE no es de obligado cumplimiento, por lo que no hay ninguna ley que obligue a las instalaciones a usarla como estudio de seguridad. Sin embargo, es una de las herramientas más útiles y visuales, usadas para analizar los posibles escenarios peligrosos que se pueden producir, identificando las capas de protección que evitan y/o mitigan las consecuencias derivadas de los mismos. Como segunda parte de dicho proyecto, se presenta un software basado en la metodología que sirve de objeto de estudio en este trabajo, denominado BowTieXP. Se ha realizado un caso práctico basado en la metodología BOW-TIE, usando el software mencionado anteriormente. El caso práctico está basado en un análisis de riesgos en un horno industrial de procesos. El horno objeto de estudio fue examinado para poder definir el peligro y evento principal que conformarían el inicio del diagrama BOW-TIE, siendo los cuales “presencia de fuel gas dentro del horno de procesos” y “formación de atmosfera explosiva”, respectivamente. Una vez seleccionado uno de todos los posibles peligros que caracterizan a un horno de procesos, fue posible poder generar todo el diagrama BOWTIE, visualizando de forma clara, por un lado, el estudio correspondiente a la parte de amenazas y cualquier situación que pueda generar el evento no deseado y, por otro lado, el estudio correspondiente a la parte de consecuencias, determinando que escenario no deseado podría llegar a generarse. En ambos casos, se determinó de qué forma poder evitar tanto la generación del evento no deseado, a través de barreras de prevención, como la forma de poder controlar, de manera segura, las consecuencias una vez que este evento ya se haya descontrolado, a través de barreras de mitigación.
Aplicación innovadora de energía solar térmica en procesos de residuos industriales
(2024) Suárez Benavente, Rafael; Navas Herrera, Sergio Jesús; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Energética
La regulación política de cambios continuada en el sector industrial buscando la sostenibilidad ambiental para cumplir los objetivos de reducción de emisiones de CO2 hasta llegar a la neutralidad en el año 2.050, ha desencadenado la aparición de diversas fuentes de energías renovables logrando una menor dependencia de los combustibles fósiles y una disminución de emisiones continuada en el tiempo. Este Trabajo fin de Máster se centra en el estudio del comportamiento de un proceso industrial y la viabilidad de incorporar un sistema solar en un proceso de evaporación natural, siendo este un factor limitante en el proceso. La implementación de un modelo a escala permite realizar una comparativa simultánea en el tiempo de un caso con evaporación natural y otro caso con la implementación de la tecnología solar térmica. De este modo, mediante un modelo matemático se fundamenta los resultados obtenidos durante un año natural. La evolución de los resultados obtenidos, confirman la viabilidad de adaptar el sistema desarrollado mejorando la velocidad de evaporación respecto la forma convencional de trabajo mediante evaporación natural, siendo un sistema eficiente para la mejora de su producción.
Aplicaciones de la observación satelital terrestre en la Evaluación Ambiental de la industria minera
(2019) Gómez Pariente, María del Carmen; Romero González, Eladio Martín; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
La principal motivación que lleva a la realización del presente Proyecto es la de analizar los condicionantes para el cumplimiento de la evaluación de impacto ambiental de actividades industriales. A partir de ahí, estudiar la posibilidad de implantar nuevas técnicas que refuercen los planes de monitorización convencionales, en el marco de un desarrollo sostenible, ayudando así a conseguir los objetivos marcados por la normativa vigente en materia de gestión ambiental. En este contexto, debido al amplio grado de alcance que ostenta la evaluación ambiental en la industria, se ha optado por particularizar dicho estudio a un ámbito concreto de aplicación. Así, dada la complejidad que conlleva la problemática de la contaminación hídrica por a Drenajes ácidos de mina a nivel mundial, se ha optado por estudiar la posibilidad de incorporar técnicas emergentes de Teledetección para el control de la calidad de las aguas, como método complementario a los métodos convencionales, proponiendo un plan de monitorización alternativo a los actualmente implementados.
Bentonitas y Zeolitas sintéticas con propiedades absorbentes de iones mejoradas. Aplicaciones en tratamiento de aguas contaminadas
(2020) García Baena, María; Fernández Pereira, Constantino; Luna Galiano, Yolanda; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
En los últimos años, la descarga excesiva de fosfato al medio ambiente acuático se ha convertido en el principal problema ambiental que amenaza a todo tipo de organismos vivos. La alta concentración de fosfato en ríos y lagos acelera el crecimiento de plantas y organismos acuosos. Este crecimiento excesivo reduce el oxígeno disuelto y provoca la muerte de organismos acuáticos, y es conocido con el nombre de eutrofización. En consecuencia, se requieren técnicas eficientes para eliminar fosfatos y así evitar la eutrofización en las aguas residuales. Los procesos más utilizados para eliminar fosfatos son los tratamientos biológicos y los tratamientos físicoquímcios, siendo la precipitación química el procedimiento más usado. Pero estos métodos son demasiados caros o no son efectivos para eliminar fosfatos en bajas concentraciones. Sin embargo, los últimos estudios han demostrado que la adsorción, es una de las técnicas de eliminación más eficiente y económica en la eliminación de fosfato debido a su simplicidad y flexibilidad de diseño. La bentonita es un tipo de arcilla, la cual se compone de alúmina y sílice principalmente. Esta ha sido estudiada debido a las buenas propiedades adsorbentes, como consecuencia de su capacidad de intercambio catiónico y su alta superficie específica. Además de dispersarse fácilmente en medio acuoso, lo cual aumenta la eficacia del tratamiento. Debido al alto contenido en sílice y alúmina que presenta la zeolita, se ha querido comparar su capacidad de adsorción con la de la bentonita. Ádemas, la búsqueda actualmente de adsorbentes altamente eficientes, respetuosos con el medio ambiente y rentables, se ha querido comparar también con la geopolímeros basados en subproductos industriales o residuos, ya que estos se consideran similares a la zeolita en su estructura química y mineralógica. Por tanto, se ha llevado a cabo, un estudio bibliográfico de la adsorción de fosfato en aguas residuales a partir de distintos adsorbentes como son la bentonita, zeolitas y geopolímeros.
Comparación entre los sistemas de enlace; sílice coloidal, cementos cálcico-aluminosos y enlace fosfático en materiales refractarios no conformados basados en alta alúmina
(2021) Ruiz Galán, Jesús; Fuentes Cano, Diego Javier; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental;
El objetivo de este proyecto es la formulación de nuevos materiales refractarios monolíticos usando el enlace fosfático como vía de enlace a baja temperatura. Este nuevo material será comparado con otros materiales refractarios que constan con otro tipo de sistemas de enlace, como cementos cálcico-aluminosos o sílice coloidal, los cuales son ampliamente usados por la compañía que lidera este proyecto; ALFRAN. En primer lugar, a modo de introducción teórica, se definirá el concepto de material refractario, así como su clasificación y sus diferentes formas de instalación. Además, debido a las condiciones en que estos materiales trabajarán, la cantidad de líquido usada en su instalación debe ser minimizada. Esta es la razón por la que en el presente proyecto se deben estudiar los distintos modelos de empaquetamiento de partículas, para así, optimizar el factor de empaquetamiento en el diseño del material. En segundo lugar,se definirá la composición de cada uno de los materiales, los cuales serán caracterizados por ensayos experimentales normalizados, para así obtener información sobre su densidad, porosidad, resistencia a flexión en frío, modulo de ruptura en frío, resistencia a la abrasión, etcétera. Finalmente, se compararán todos los resultados para obtener el mejor material para ser instalado a nivel industrial. También, esta comparativa será útil para comprobar si aquellos materiales refractarios monolíticos diseñados con sistema de enlace fosfático son adecuados para las aplicaciones requeridas en el contexto industrial.
Comparative Life Cycle Assessment of Hydrogen production by Steam Reforming of Natural gas, Landfill gas and Biomethane
(2024) Asaro, Nicola; Alonso-Fariñas, Bernabé; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
La creciente demanda de sostenibilidad en los procesos de producción lleva a la necesidad de disminuir los impactos ambientales y reducir el potencial de calentamiento global causado por las operaciones industriales. En este estudio, la atención se centra en la producción de hidrógeno, que es un elemento importante y relevante para la generación de electricidad, la industria energética y la calefacción. El hidrógeno podría ayudar realmente a alcanzar el objetivo de la descarbonización, pero su cadena de producción de procesos todavía contiene y produce un número considerable de emisiones. Siguiendo este tema, se analizan materias primas de diferente naturaleza para ser suministradas al mismo método de producción, que es el Reformado con Vapor. El Reformado con Vapor de Metano a partir de gas natural es hoy en día la técnica más utilizada para la producción de hidrógeno, debido a su eficiencia y simplicidad, pero el gas natural es una fuente no renovable y emite una gran cantidad de CO2. Para reducir el impacto ambiental y aprovechar las fuentes renovables y disponibles que ofrece el planeta, se consideran el gas de vertedero y el biometano procedente de la valorización del biogás. El objetivo de este estudio es comparar los tres sistemas para determinar si las fuentes renovables pueden ser realmente una alternativa viable y, en caso afirmativo, identificar cuál ofrece menos impactos. Una vez definidos los tres casos, los datos relativos a los flujos de entrada y salida se han obtenido a través de referencias bibliográficas o se han calculado, con el fin de realizar la comparación. Los resultados se han obtenido utilizando el conocido software SimaPro, donde se han asociado los impactos a cada proceso unitario incluido en las condiciones de contorno. Al final de la comparación, resultó que el Reformado con Vapor a partir de gas de vertedero y biometano genera menos contaminación que el sistema convencional de gas natural. En particular, el biometano encaja mejor debido a su pureza, facilidad de transporte y uso.
Desarrollo de un modelo para el análisis de sistemas de plantas termosolares eléctricas con aplicación a España
(2019) Pérez Gómez, Manuel; García Haro, Pedro; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
En el presente proyecto, se realiza la continuación del Trabajo Fin de Grado (TFG) “Desarrollo de un modelo para el análisis de sistemas de plantas solares termoeléctricas de colectores cilindro-parabólicos: Aplicación a España”. Se continúa y mejora el modelo matemático que simula el comportamiento de una o un grupo de plantas termosolares que emplean la tecnología de colectores cilindro parabólicos o colectores centrales de torre, a partir de la potencia nominal, las horas de almacenamiento térmico y la localización. Siendo capaz de aprovechar el curtailment desperdiciado, en abastecer los tanques de almacenamiento térmico. Por otro lado, se realiza un estudio económico para comprobar la rentabilidad de la producción de energía eléctrica a partir de plantas termosolares, obteniéndose un óptimo un número de equidad de plantas cilindro parabólicas y de torre, con 6 horas de almacenamiento. Siendo el precio de producción de energía con este óptimo superior al precio de generación medio de energía eléctrica en España.
Diseño de planta de fabricación de koh en continuo por electrodiálisis
(2022) Siria López, Plácido; Cubero Moya, Andrés; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
Este Trabajo Fin de Máster se basa en el diseño de una planta de producción de hidróxido de potasio (KOH) al 50%, la cual cuenta con una capacidad de 200 toneladas diarias de potasa caustica pura mediante la tecnología electrolítica de celdas de membrana. En primer lugar, se ha realizado una descripción de las posibles alternativas de producción de KOH industrial con un enfoque centralizado en la tecnología de membrana, enfatizando en la producción mundial y las aplicaciones industriales de este producto, ya que es la base de diseño de este proyecto sumado a que se trata de una tecnología disruptiva y de futuro dentro de la industria cloro alcalina. Posteriormente, se ha desarrollado en profundidad el proceso de producción de hidróxido potásico en todas sus etapas, desde los procesos iniciales de purificación y pretratamiento de la materia prima hasta la etapa de purificación final. Y a su vez, una vez establecidas las bases del proyecto se muestra el diseño de todos los equipos, líneas y las distintas etapas unitarias que intervienen en el proceso. Por último, se ha llevado a cabo la implantación 3D del proceso productivo a través del software AutoCad Plant 3D según las directrices y cálculos justificados en la memoria.
Diseño, Simulación y Operación de una planta de electrólisis PEM
(2024) Sánchez García, Carlos; García Haro, Pedro; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
Este trabajo se centra en el estudio de la producción de hidrógeno a partir de electrólisis del agua, la simulación de una planta de electrólisis tipo PEM con una capacidad nominal de producción de H2 de 30 kWth (PCI), y el desarrollo de la ingeniería básica de la planta y los elementos de seguridad y control asociados. El documento abarca la descripción detallada de los procesos principales que tienen lugar en la producción de hidrógeno, compara las distintas tecnologías de electrólisis en desarrollo, considerando las ventajas y limitaciones de cada una de ellas. Asimismo, describe los métodos actuales más comúnmente utilizados para la purificación, la compresión y el almacenamiento del hidrógeno y las especificaciones técnicas de los equipos principales seleccionados para la planta considerada. Además, se presentan los procedimientos de arranque y parada de la planta, así como los modos de operación contemplados, y se detallan los sistemas de supervisión y control diseñados para la operación segura y eficiente de la planta. Finalmente, se incluyen como anexos la memoria de cálculo de los equipos clave para la planta, el diagrama de instrumentación y tuberías (P&ID) de la planta e información sobre la simulación realizada, incluido el balance de materia y energía del proceso diseñado.
Estudio de la separación por destilación de la corriente producto en un proceso de producción de n-butanol por condensación aldólica de etanol
(2021) Gámiz Castilla, Francisco; Villanueva Perales, Ángel Luis; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
Este trabajo persigue aplicar una metodología de diseño conceptual de trenes de destilación a una mezcla de acetaldehído, etil acetato, etanol, agua, n-butanol y n-hexanol, altamente no ideal y con seis azeótropos presentes. Dicha mezcla se presenta en el marco de la obtención de biobutanol a través de la reacción de Guerbet, usando etanol como materia prima. Este proceso está captando cierta atención a nivel de investigación dadas las prometedoras características del n-butanol como biocombustible, superando en varios aspectos al tradicional etanol. La motivación de este trabajo viene a raíz de la ausencia de un diseño conceptual sólido en gran parte de los artículos publicados en los últimos años que atajan este asunto, en los cuales se llevan a cabo grandes simplificaciones para reducir la complejidad de la separación, lo que genera una pérdida de fiabilidad importante en el diseño de sus respectivos trenes de destilación. Para llevar a cabo el diseño conceptual de la separación, se genera una herramienta informática en Matlab, la cual permite computar los pasos a seguir descritos por la metodología.
Estudio del estado del arte de las propiedades físicas y mecánicas de geopolímeros dopados con nanopartículas de óxido de grafeno
(2020) Pérez García, Ana; Ariza Moreno, María del Pilar; Luna Galiano, Yolanda; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
El principal objetivo de este proyecto es analizar y evaluar las propiedades físicas y mecánicas de geopolímeros dopados con nanopartículas de óxido de grafeno. Se realiza una primera introducción, donde se comentará el origen, las estructuras y los diferentes métodos de síntesis para la obteción del grafeno, óxido de grafeno (GO) y óxido de grafeno reducido. También se mostará a gran escala como es el mercado, hoy en día, a nivel mundial del grafeno y algunas de las empresas dedicadas a este sector en España. En segundo lugar, se especificarán algunas de las aplicaciones del grafeno y óxido de grafeno para la adsorción de metales pesados, la creación de baterías de dispositivos electrónicos de bajo coste de óxido de grafeno y la modificación de las propiedades de pigmento azul. Otra de las aplicaciones discutidas, es la fabricación de supercondensadores debido a su amplia superficie específica, la alta conductividad eléctrica y la estabilidad química, así como las propiedades mecánicas, térmicas y ópticas. Además, se realizará un estudio sobre el efecto del óxido de grafeno modificado con amina orgánica sobre la resistencia al envejecimiento, la pérdida de rodadura y la resistencia al deslizamiento en húmedo de la solución caucho de estireno-butadieno polimerizado. Ante la diversidad de geoplímeros que existen, se hará una introducción sobre los mismos, se describirán las distintas cadenas y mecanismos de la reacción de geopolimerización, las materias primas utilizadas para fabricarlos, sus propiedades y características (física, química, mecánicas y medioambientales) y los campos potenciales de aplicación. Se explicarán las diferentes modificaciones que sufren los geopolímeros al ser dopados con nanopartículas, primeramente, con nanomateriales tales como la nano-sílice o la nano-alúmina y al añadirle el nanocompuesto de óxido de grafeno. Estas modificaciones serán medidas por diversos métodos. Por último, se detallarán algunas de las aplicaciones de los geopolímeros dopados con óxido de grafeno y se nombran los problemas medioambientales y sobre el ser humano que podría tener el uso de la nanotecnología.
Estudio sobre la reducción del impacto ambiental de una EDAR mediante implantación de hidrólisis térmica
(2021) Pérez Fernández, Cristina; Alonso-Fariñas, Bernabé; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
En este proyecto se realiza un estudio sobre la reducción del impacto ambiental en una Estación Depuradora de Aguas Residuales mediante la implantación de hidrólisis térmica. Se ha utilizado la herramienta Análisis de Ciclo de Vida con ayuda de un programa denominado Simapro, en el que se han creado dos modelos principales a comparar según los impactos ambientales generados en cada uno de los procesos involucrados. Uno de los modelos considera el estado actual de la planta; y el otro, la misma tras la implantación de la hidrólisis térmica
Estudio técnico-económico de una planta de producción de electricidad vía gasificación de biomasa y producción de hidrógeno
(2022) Cobos Limones, Antonio Jesús; García Haro, Pedro; Guerra Huilca, Karla Belén; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
En el proyecto se parte de una breve introducción en la que se expone de manera general cómo la sociedad tiende a emplear cada vez más las fuentes de energías renovables e intenta desvincularse de las fuentes fósiles. Por otra parte, se exponen las diferentes tecnologías en la producción de hidrógeno, haciendo énfasis en las diferencias entre el hidrógeno obtenido a partir de fuentes fósiles y todas las alternativas que se presentan en la obtención de hidrógeno renovable, destacando tecnologías como la electrólisis o la gasificación. Una vez planteada la obtención de hidrógeno a partir de gasificación de biomasa, se introducen algunos problemas que presenta el hidrógeno en su combustión, así como tres modelos de turbinas capaces de emplear hidrógeno como combustible. En base a estos tres modelos de turbinas, se desarrolla el estudio que se recoge a lo largo del proyecto, donde, partiendo de un balance de materia para la obtención de 400 MWe, se consigue hacer el dimensionado de una planta de gasificación capaz de producir el hidrógeno necesario para ello. Por último, para ver la viabilidad de la construcción de la planta, se realiza un estudio económico donde se calcula el precio del kWh según el modelo de turbina seleccionado.
Evaluación del potencial de generación de energía a partir de biogás de vertederos situados en los centros de tratamiento de RSU en España
(2018) Hernández Medina, Belén; Vidal Barrero, Fernando; Arjona Antolín, Ricardo; Caraballo Bello, José; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
Hoy en día la mayor parte de los residuos sólidos urbanos van a parar a vertederos, aunque cada vez está más presente la consciencia del reciclaje. En este trabajo se van a analizar todas las instalaciones de residuos sólidos urbanos (RSU) de España, así como las características de cada uno de ellos. Con un análisis inicial de ellas, se va a proceder a un estudio de biogás de vertedero. Una parte de los vertederos de España disponen de aprovechamiento energético de biogás. Se hará un estudio, en una primera parte, de los centros de residuos sólidos urbanos en España, para poder diferenciar bien las distitas instalaciones que puede haber en cada uno de los centros, y para poder diferenciar cuales tienen aprovechamiento energético de biogás y cuales no. En una segunda parte, se identificarán los vertederos en los que no se tiene este tipo de aprovechamiento y los cuales son interesantes de estudiar, para a continuación aplicarles el Modelo Mexicano de Biogás, en el que se mostrarán los mW que se podrían obtener con la instalación de un sistema de este tipo, además de otros muchos parámetros muy interesantes. Se concluye con un estudio económico de los vertederos seleccionados en los que podría ser interesante la implantación de este sistema de aprovechamiento energético, con el cual se reducirían las emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera. Con todo esto se llegan a varias conclusiones. Una de ellas es que es importante seguir en el desarrollo de tecnologías que mejoren el reciclaje de los residuos sólidos urbanos. Y, por otro lado, cuando los residuos van a vertedero como destino final, hay que asegurar que tengan el menor impacto medioambiental. Una de las mejores opciones es la implantación de sistemas de aprovechamiento energético de biogás, con el que además de reducir la emisión de gases de efecto invernadero se consigue generación de energía, la cual puede ser aprovechada en el mismo centro o ser incluida a la red eléctrica, con lo que la oportunidad de negocio es buena.

Examinar

Examinando Máster Universitario en Ingeniería Química por Título