Máster Universitario en Ingeniería Química

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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.
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.
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.
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.
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 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.
Production of adsorbents derived from nut shells for H2S removal
(2022) Maiello, Angela; Gutiérrez Ortiz, Francisco Javier; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
The goal of this study is to investigate the removal of H2S from biogas, a sustainable gas made from the anaerobic digestion of organic waste, using adsorbents deriving from organic waste materials as precursors. The elimination of H2S is a critical step in biogas cleaning since this component can cause premature equipment deterioration, sulphur emissions as SO2 upon combustion and requires a significant cost. Due to the high cost of activated carbon, the key goal is to identify low-cost novel adsorbents for desulphurization. To this aim, different kind of nut shells were individuated among the wastes of the food industry, and walnuts and almond shells were selected for their large availability and specific properties as precursors of adsorbent materials. These two precursors were chosen because of the great production amounts available in both Italy and Spain; due to the high production, a substantial quantity of shells suitable for use as adsorbents may be obtained. In this study, both almonds and walnuts are produced in Spain, in particular originating in the municipality of El Arenal (Avila), located in the autonomous community of Castile and Leon. The experimental study was carried out in the Department of Chemical and Environmental Engineering at the University of Seville (US). To produce adsorbents, initially a jaw mill and a blade mill were used to grind the shells; then, an electromagnetic sieve was utilized to get the desired grain size; and finally, a tubular furnace was used for the activation steps, leading to the production of the final adsorbents. A fixed bed column was employed for the adsorption experimental campaigns, having a height of 430 mm and a diameter of 30 mm. Experimental tests were carried out at room temperature and atmospheric pressure, aiming at testing the H2S adsorption capacity of the produced adsorbents, while selecting the best performance for desulphurization of a model biogas.
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.
Instalación y puesta en marcha de una unidad de laboratorio de electrodiálisis
(2021) Fernández Pérez, Manuel; Arroyo Torralvo, Fátima; Vilches Arenas, Luis Francisco; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
En este trabajo se ha realizado un estudio bibliográfico sobre el estado del arte actual de una tecnología de membranas, la electrodiálisis, tanto convencional como con membranas bipolares. Se ha realizado el diseño y montaje de una instalación convencional de electrodiálisis de laboratorio, así como los protocolos de puesta en marcha, operación y apagado. Se han realizado ensayos para verificar el correcto funcionamiento del sistema, comprobando el efecto de las variables del proceso (concentración de sales en la alimentación, la corriente aplicada, y el número de membranas). Para comparar los resultados con los definidos en la referencia consultada, se han empleado como alimentación soluciones de NaCl. Además de las variables de operación, se ha medido la evolución con el tiempo de la conductividad y el volumen de líquido contenido en los distintos circuitos, la intensidad de corriente y la diferencia de potencial eléctrico y, como consecuencia, el gasto energético necesario para llevar a cabo la separación.
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.
Optimización red de condensados de vapor. Migasa Aceites S.L.U
(2022) Gómez Moeckel, Leticia; Fernández Baco, Custodia; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
La eficiencia energética es uno de los objetivos cada vez más perseguidos en el sector industrial. Por ello, en el presente Trabajo Fin de Máster se estudia y detalla uno de los proyectos que a día de hoy estoy llevando a cabo en la empresa Migasa Aceites, S.L.U. El proyecto y, por ende, el presente trabajo consiste en el estudio y mejora de la red de distribución de vapor y condensados de la refinería de aceite de Migasa, Dos Hermanas. Se detalla la situación actual del sistema de vapor, desde la generación, distribución y el retorno de condensados; identificando las deficiencias y/o oportunidades de mejora del sistema. Se plantean diferentes propuestas de mejora del sistema de vapor, siguiendo la normativa y recomendaciones de los mayores especialistas en el sector del vapor. Se presenta una reestructuración de la red de retorno de condensados de planta, así como un plan de mantenimiento de los diferentes equipos y accesorios que no se encuentran en buen estado. Así mismo, se realiza un estudio energético y económico para la validación y puesta en marcha del estudio de mejoras planteado. Con este trabajo se persigue aumentar el rendimiento, minimizar las pérdidas, ahorrar energía, buscar sistemas seguros y eficientes, conocer a fondo y controlar el proceso, fomentar el mantenimiento y generar menos emisiones de CO2.
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.
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 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
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.
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.
Evaluación técnico-económica y ambiental de los procesos de producción de butadieno a partir de bioetanol
(2021) Pérez Fernández, Tomás; Vidal Barrero, Fernando; Caraballo Bello, José; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
El 1,3-butadieno producido en la industria hoy en día es generado como subproducto en el craqueo de naftas para la obtención de etileno. Esto hace de este producto un gran dependiente del mercado del crudo, sujeto a su cambiante precio, demanda y disponibilidad. Para evitar esta dependencia, el uso del bioetanol como reactivo principal surge como una ruta alternativa interesante para la producción del 1,3-butadieno. Además, de esto, es posible conseguir producciones industriales más neutras climáticamente, reduciendo sus impactos en el medio ambiente. En el presente trabajo se estudian los diferentes procesos para la producción de este producto por dicha vía. Seleccionando cuatro catalizadores que lo consiguen por los dos procesos existentes conocidos, los procesos de dos pasos y los de un paso. De esta forma este proyecto se centra en el análisis técnico-económico y ambiental de los procesos diseñados con dichos catalizadores, para su comparación entre ellos, a fin de poder analizar la posible competencia en dichos tres aspectos de estos procesos diseñados con el del butadieno producido por la vía tradicional, es decir, a partir de recursos fósiles.
Prediseño del proceso de selección y clasificación de envases plásticos ligeros con la implementación de tecnología del Internet de las Cosas (IoT)
(2021) Hernández Leal, Santiago Alejandro; Arjona Antolín, Ricardo; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
El sistema de gestión de residuos en España es actualmente mediante fraccionamiento, una de esas fracciones es de residuos de envases plásticos ligeros (contenedor amarillo), esta está compuestas de envases y embalajes de diferentes tipos de materiales como lo son el acero, aluminio y plásticos (PET, HDPE, LDPE, PP, PS y otros). Entre los objetivos principales de la gestión de residuos se tiene la preparación para el reciclado del material en un 65% para 2.030 y limitar el porcentaje del vertido al 10% en 2.035, para lograr esto las plantas de clasificación y selección deben alcanzar una gran eficiencia. En el presente proyecto se plantea el prediseño del proceso de selección y clasificación de envases plásticos ligeros implementando equipos que utilizan la tecnología IoT (Internet of Thing), con el fin de aumentar la eficiencia de la planta modelo (Montemarta Cónica Aborgase), ya que para el año 2.018 con los equipos que están en funcionamiento (ópticos) la planta alcanzó una eficiencia del 55.10%. Como resultado, se han seleccionado dos alternativas que se ajustan a este proceso los cuales son: Alternativa 1 (Robb AQC fabricado por la empresa Bollegraaf) y la alternativa 2 (Cortex de la empresa AMP Robotics), estos han arrojado resultados positivos en cuanto al aumento de la eficiencia de la planta, para el caso de la alternativa 1 un aumento del 8,15% mientras que para la alternativa 2 el aumento fue del 8,97%, siendo estos capaces de producir el producto terminado (balas) con una pureza > 96 % y 99% respectivamente. Por otro lado, en materia económica estos equipos en la actualidad no son una opción rentable, debido a que el periodo de recuperación de la inversión oscila entre 12 y 13 años.
Integración de captura y utilización de dióxido de carbono en corrientes de biogás con regeneración química y membranas BMED: escalado y análisis económico
(2020) Moreno Martín, Carlos; Rodríguez Galán, Mónica; Baena-Moreno, Francisco M.; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
Este trabajo viene motivado por los buenos resultados que se obtuvieron en estudios anteriores. El objetivo de este trabajo consiste en la realización de un estudio tecnoeconómico del proceso de valorización de biogás mediante la absorción del dióxido de carbono con un compuesto alcalino, el hidróxido sódico, y la posterior regeneración química de este. Para ello, se precipitará el dióxido de carbono atrapado del biogás en forma de carbonato mediante el empleo de precipitadores como son el cloruro cálcico o magnésico, generando de esta forma el compuesto alcalino mediante una serie de etapas posteriores. Se estudiará de esta manera la viabilidad del proceso que fomenta la economía circular. Se realizará un recorrido por las distintas técnicas de captura de dióxido de carbono a través del estado del arte de la producción de biogás, exponiendo así las bases para la elección del método de captura de este compuesto mediante una disolución alcalina en una torre de absorción. Se analizarán distintos escenarios: en el primero de ellos no se considererá la implantación de un sistema que permita la instauración del concepto de economía circular, en el segundo se considerarará instaurar una economía circular de forma parcial; y en el tercero se pretende conseguir un sistema completamente inlcuido en el concepto de economía circular. De esta forma se procederá al análisis de la influencia del factor de la economía circular en este tipo de plantas, de manera que se podrá realizar un análisis exhaustivo de la rentabilidad económica de estas plantas mediante el método del flujo de caja descontado (FCD) Dentro de estos tres escenarios, el estudio se realizará sobre distintos tamaños de planta, para analizar así si alguno de ellos puede llegar a una rentabilidad económica óptima mediante subsidios o ventas de subproductos. Los tamaños seleccionados para el estudio serán de 100, 250, 500 y 1000 m3 /h de biogás, de acuerdo con los tamaños estándares de plantas de producción de biogás en Europa. Finalmente se darán unas conclusiones sobre la rentabilidad económica del proceso en base a los cálculos realizados.
Ingeniería básica de una planta de producción de etanol a partir de gas de síntesis
(2020) Sánchez Montero, Ricardo; Campoy Naranjo, Manuel; Universidad de Sevilla. Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
El objetivo de este proyecto es la realización de una ingeniería básica para una planta de producción de 100.000 toneladas de etanol al año empleando gas de síntesis. En primera instancia, se mostrará una introducción donde se comentará qué es el etanol, sus métodos de obtención, el mercado de dicho producto y sus aplicaciones. Después, se describirá el proceso de producción mediante un diagrama de flujo detallado con todos los equipos y corrientes que participan en el proceso, realizando los diversos balances de materia y energía del proceso completo, además de un diseño de los equipos participantes con sus respectivas hojas de datos. Para terminar, se realizará un análisis económico preliminar de la instalación con la finalidad de determinar los costes de los equipos y de la inversión de la planta.

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