QUIMICA INDUSTRIAL

Autor: LÓPEZ CRUZ CARLOS JOSÉ.
Año: 2004.
Universidad: POLITECNICA DE VALENCIA.
Centro de lectura: Dep. Quimica.
Centro de realización: Universidad Politécnica de Valencia.

Resumen: La sintesis de Fischer-Tropsch (SFT) es en la actualidad, la ruta más eficiente para la producción de hidrocarburos a partir de gas natural, metano o carbón. El principal interés de la SFT, es la obtención de combustible sintético (diesel y gasolina) de alta calidad y medioambientalmente limpio. Para la producción de diesel sintético se utilizan catalizadores de cobalto soportado sobre SiO2(Co/Sio2), con una elevada selectividad a hidrocarburos pesados, pero que sin embargo son poco activos debido a la baja dispersión de la fase de cobalto activa sobre SiO2. En la presente tesis se han ensayado diversas sílices mesoporosas ordenadas (MCM-41, MCM-48, SBA-15 y Me-MCM-41), como soportes alternativos para catalizadores de cobalto de FT. La elevada área superficial de estos materiales y su estructura de canales ordenada permite dispersar el cobalto com mayor eficacia, con respecto al soporte convencional SiO2. En esta serie, el mejor resultado de actividad y selectividad a hidrocarburos pesados, se ha obtenido para el catalizador de cobalto soportado sobre SBA-15. Por ello, se ha investigado la influencia de diversos parámetros (contenido de cobalto, sal precursora de cobalto, incorporación de promotores) en las propiedades catalíticas del catalizador Co/SBA-15. Por otra parte, se ha explorado el uso de las zeolitas deslaminadas ITQ-2 e ITQ-6 (de alta área externa y estabilidad hidrotermal), como soportes para catalizadores de cobalto de FT. Estos catalizadores también resultan más activos y selectivos a hidrocarburos pesados que el cataliador de referencia (Co/SiO2). Para la obtención de gasolina sintética se utilizan catalizadores de FT basados en hierro. No obstante, debido al bajo rendimiento a la fracción gasolina obtenida directamente del proceso de FT y a la baja calidad (octano) de ésta, es necesario llevar a cabo diversos procesos (craqueo, reformado, isomerización) sobre los hidrocarburos obtenidos de la reacción de FT, para aumentar el rendimiento y la calidad (octanaje) de la fracción gasolina. Por ello, en la última parte de esta tesis, se han preparado y ensayado catalizadores híbridos que combinan un catalizador de hierro y una zeolita capaz de promover reacciones (in-situ) de craqueo y aromatización de los productos primarios de FT. El estudio de la influencia de la estructura zeolítica, indica que la combinación del catalizador de hierro de FT con la zeolita ZSM-5 permite obtener el mayor rendimiento a la fracción de gasolina, y dentro de ésta, a isoparafinas y aromáticos. El estudio del efecto de la relación Si/Al, de la presencia de promotores (Pd, Ga) o del tamaño de cristal de la zeolita, indica diversos métodos para optimizar el rendimiento del catalizador híbrido hacia los productos de interés, así como su estabilidad en el proceso catalítico.

Autor: PUIG SERRAMITJA JOSEP.
Año: 2004.
Universidad: GIRONA.
Centro de lectura: ESCOLA POLITÈCNICA SUPERIOR.
Centro de realización: ESCOLA POLITÈCNICA SUPERIOR.

Resumen: Capítulo 1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS El capítulo 1 está dividido en tres partes: Primera: estudio de la producción, consumo de papel y diversos índices de la recuperación y reciclado del papel. Con la información de los últimos años se demuestra que es una industria en crecimiento, y que el reciclado va en aumento. Además, el consumo de papel per cápita en España es del orden del 25% inferior al de los países vecinos, y del 50% del de Estados Unidos, con lo que es más que probable que vaya en aumento en los próximos años. Segunda: se hace un breve resumen del proceso de desintegración del papel y su importancia en el proceso de reciclado. A pesar de no ser una etapa crítica, tiene importantes consecuencias en el consumo de energía e implicaciones en las etapas posteriores. Tercera: dada la importancia del tema objeto de estudio, se proponen como objetivos analizar la desintegración desde el punto de vista del tiempo de desintegración, los aspectos energéticos, las estimaciones de viscosidad aparente, modelización de la máquina de desintegración utilizada y el análisis de los factores de cizallamiento calculados. Capítulo 2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS Se presenta un estudio de las fuerzas implicadas en el proceso de desintegración y las distintas tendencias de los autores que lo han estudiado, los mecanismos que actúan en la desintegración y su influencia en el tiempo necesario para la desintegración y el consumo energético debido a cada uno de los mecanismos, que hasta el día de hoy no ha podido ser evaluado individualmente, más que de forma cualitativa. La explicación de Paraskevas es representativa, desglosando las fuerzas totales del desfibrado en fuerzas de impacto, que actúan sobre todo a baja consistencia, y las fuerzas de fricción entre fibras que actúan a media y alta consistencia. Se desarrollan los conceptos fundamentales de reología y las aplicaciones a las suspensiones papeleras, y su comportamiento no newtoniano, aspecto que tiene una clara influencia en el consumo energético y las fuerzas de desfibrado en el desintegrador. Dado el comportamiento de las suspensiones, el aspecto reológico se aborda mediante el análisis dimensional, que a partir de las relaciones entre los parámetros Np, Re y Fr permite caracterizar el púlper con ayuda de un fluido newtoniano y determinar el factor de cizallamiento de las suspensiones estudiadas, magnitud propuesta recientemente por Fabry, como factor más general y sustituto de la viscosidad aparente, muy limitada en un material y un proceso complejos. En un anejo se incluye una descripción de los equipos industriales utilizados para desintegrar papel recuperado, y sus características. Capítulo 3. MATERIALES, EQUIPOS Y METODOLOGIAS Los experimentos de desintegración se han realizado en un púlper convencional del laboratorio LEPAMAP, con tres tipos de papel recuperado: -PQ, papel estucado de alta calidad impreso offset. -PR, papel revista estucado impreso en color. -PF, papel blanco impreso en impresora láser. En este capítulo se describen también los equipos, metodologías y procedimientos seguidos para efectuar y caracterizar las desintegraciones, y el estudio dimensional del púlper. Capítulo 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Análisis del tiempo de desintegración Para cada uno de los papeles estudiados (PQ, PR y PF), las fracciones másicas desde 0,06 hasta la máxima posible para cada papel, y a dos velocidades de agitación diferentes, se ha determinado el tiempo de desintegración (tD) tomando como objetivo el nivel de desfibrado definido por un índice de Sommerville de 0,01%. Se obtiene que al aumentar la fracción másica disminuye el tiempo de desintegración. Se intenta hallar alguna relación entre el comportamiento de cada papel y sus características físicas (gramaje, resistencia,…) determinadas mediante los ensayos habituales, sin poder dar conclusiones definitivas. Se determina la capacidad de absorción de agua de cada papel en función del tiempo, dando una cierta explicación del comportamiento observado. Se concluye que el tD es función de diversos parámetros del papel, y la experimentación con 3 tipos de papel es insuficiente para cuantificar la importancia de cada parámetro. Probablemente precisaríamos tener en cuenta otros factores (grosor y composición del estucado, tipo de fibras, acabado superficial,…). Las implicaciones del tD son diversas, entre ellas se ha calculado la velocidad de desintegración, la producción teórica del púlper en cada caso, y su relación con las fuerzas de impacto y de rozamiento que producen la desintegración. En todos los casos, las fracciones másicas elevadas se desintegran en tiempos más cortos, dando una producción del orden de 10 veces superior a la de la fracción másica más baja. En los tres tipos de papel, la velocidad de rotación más elevada da tD inferiores y producciones más elevadas. Aspectos energéticos Se observa que la energía consumida por una desintegración de cada tipo de papel disminuye al aumentar la fracción másica; siendo mayor en el papel PR, seguido por el papel PQ y más baja en el papel PF. Este comportamiento tiene una cierta relación con la resistencia y la capacidad de hidratación de los papeles. En cambio, el consumo de energía es superior a la velocidad de 19 rev/s, excepto en el papel PF, que consume menos energía a 26 rev/s. Este comportamiento denota que cada papel tiene una velocidad de rotación óptima en cuanto a consumo energético, y distinta para cada papel. El consumo específico de energía (SEC), definido como la energía consumida para desintegrar 1 kg de papel recuperado, sigue la misma tendencia que la energía consumida, pero con una disminución mucho más acentuada al aumentar Xm, ya que además de disminuir la energía consumida en cada desintegración, el contenido en papel es superior. Así, mientras que el consumo energético a 0,18 es del orden del 25 al 50 % del consumo a 0,06, el valor de SEC está entre el 10 y el 25 %. En cuanto a la velocidad de rotación, el comportamiento del papel PF es también inverso al de PQ y PR, que dan valores inferiores a 26 rev/s. Para el diseño de desintegradores, es importante la potencia necesaria a instalar. Se ha visto que al aumentar Xm y aumentar la velocidad, siempre aumenta la potencia consumida. Pero si los beneficios de trabajar a Xm alto son 10 veces en términos de SEC y de producción, el aumento de potencia es sólo de 2 veces la necesaria respecto de Xm de 0,06. Viscosidad aparente y energía de fluidización Al comparar los valores bibliográficos de viscosidad aparente en función de la consistencia con los valores de tD-1 obtenidos, se observa que las curvas tienen la misma forma, indicando una relación entre el tiempo de desintegración, las fuerzas de fricción y la viscosidad aparente. Para cada papel y velocidad se ha observado que el consumo específico de energía disminuye al aumentar la viscosidad aparente. Reología del púlper El concepto de viscosidad aparente definido por Metzner y Otto se basa en la utilización del sistema de agitación como un reómetro de proceso. Se define la viscosidad aparente media como la viscosidad de un fluido newtoniano que en las mismas condiciones de agitación requiere la misma potencia neta de agitación. Se ha utilizado glicerina como fluido newtoniano. Representando el número de potencia Np en función del número de Reynolds Re, se obtienen las curvas características del sistema agitador/fluido. La aplicación del modelo: Np= K· Re(x)·Fr(y) a los valores obtenidos con las disoluciones de glicerina, ha permitido calcular las constantes de ajuste del modelo, y a partir de aquí, calcular la viscosidad aparente en función de la potencia neta y los parámetros de agitación. La viscosidad aparente, de acuerdo con Fabry se sustituye por el concepto de factor de cizallamiento Factor de cizallamiento Una vez calculado el factor de cizallamiento para cada papelote y condiciones de agitación, se representa gráficamente en función de Xm, SEC, tD, consumo de potencia, potencia instalada y fracción celulósica. Se ha hallado que está relacionado con el SEC, con el tD, y existe una buena correlación lineal con la potencia neta consumida en la agitación. También se ha observado una cierta linealidad entre el factor de cizallamiento y el contenido en fibras de la suspensión, para cada papel y fracción másica. Capítulo 5. CONCLUSIONES -El tiempo de desintegración para un objetivo de desintegración disminuye potencialmente al aumentar la fracción másica, para una gama de fracciones másicas medianas (0.08 a 0.18) y bajas (0.06 a 0.08). -Ni las propiedades en seco ni en húmedo de los papelotes justifican plenamente el orden de magnitud de los tiempos de desintegración de los distintos papelotes. -Si se atribuyen intensidades relativas a las fuerzas totales de desfibrado o desintegración, formuladas por Paraskevas, se obtiene una buena correlación con el tiempo de desintegración. -El aumento de la velocidad del rotor hace disminuir en general, los tiempos de desintegración y también el factor de cizallamiento, siendo el efecto más significativo a fracciones másicas bajas que a medias. -La disminución del tiempo de desintegración hace aumentar la velocidad media de desintegración y la eficacia de la operación de desintegración. -La evolución del tiempo de desintegración con la fracción másica tiene efectos importantes sobre la producción y la disponibilidad de equipos, para un mismo objetivo de desintegración. -Los tiempos de desintegración están bien correlacionados con el factor de cizallamiento, disminuyendo a medida que el factor de cizallamiento aumenta para una misma velocidad de rotor. -La variación del consumo energético varia de forma lineal con el tiempo, al mismo tiempo que se observa que el consumo energético decrece potencialmente al aumentar la fracción másica. -El ahorro energético que se produce, expresado como SEC es muy elevado. Son típicos ahorros de más 500 % en papel de calidad estucado, al pasar de fracción másica de 0.08 a 0.14, de 250 % en papel revista y 350 % en papel fotocopia. -El ahorro energético observado y la disminución del tiempo de desintegración comportan un aumento de la potencia instalada. En muchos casos superior al 50 % al pasar de 0.08 a 0.14 de fracción másica. -El consumo específico de energía es un parámetro bien correlacionado con el factor de cizallamiento. -La eficacia energética de cada operación de desintegración, definida por la expresión (1-EH2O/ET), crece linealmente con la fracción másica, pasando del valor 0 a Xm=0 hasta el valor máximo teórico de 1. El hecho de que la ordenada en el origen sea igual a cero da sentido a la expresión utilizada, dando para una suspensión sin fibras una eficacia energética de desfibrado de cero, y la extrapolación de los valores experimentales pasa razonablemente por este punto. -Al aumentar la fracción másica, el % de energía sobre el total consumido por la suspensión, absorbido por los rodamientos y transmisión decrece sensiblemente. En el mismo sentido sucede con el agua. En cambio, aumenta el % de energía transmitida a la suspensión y a la fracción sólida. -Al aumentar la fracción másica, también se ahorra agua y calor como consecuencia del aumento de la fracción sólida. -Las medidas y estimaciones de viscosidad aparente de la bibliografía, presentan una evolución muy bien correlacionada con el inverso del tiempo de desintegración y con el consumo específico de energía. -La potencia de fluidización es sensiblemente inferior a la obtenida en la bibliografía y responde cuantitativamente a la evolución que presentan los papeles en cuanto a su contenido en cargas. La potencia es menor cuanto más carga tiene el papel, debido a la mayor presencia de fibras para una misma fracción másica. -Se ha modelizado el púlper con ayuda de fluidos newtonianos. En el modelo, la viscosidad es función de la potencia neta, el peso específico, la velocidad del rotor y el tipo de rotor. -En el caso del púlper equipado con rotor helicoidal, para tener un buen ajuste de la viscosidad en función de las variables mencionadas, es preciso utilizar una expresión para velocidades hasta 17 rev/s, y otra hasta 33 rev/s. -Hay una excelente correlación entre los números de potencia experimentales y los calculados, que validan las expresiones de modelización del púlper halladas. -Aplicando el modelo es posible calcular el factor de cizallamiento de cualquier suspensión de acuerdo con la generalización del concepto de viscosidad aparente de Metzner y Otto. -Los factores de cizallamiento calculados muestran una evolución potencial creciente al aumentar la fracción másica. -Estos factores justifican plenamente el comportamiento del tiempo de desintegración y consumo específico de energía observados experimentalmente. -La magnitud del factor de cizallamiento se ve fuertemente influenciada por la velocidad del rotor. -En general, parece que el factor de cizallamiento es directamente proporcional al contenido en celulosa de la suspensión. -El factor de cizallamiento no distingue entre cargas procedentes de la capa de estucado o en masa que hay en la suspensión. -Globalmente, hay una buena correlación entre las energías disipadas en la suspensión experimentales, y las energías calculadas a partir de la energía disipada obtenida según el modelo. -La potencia neta consumida por la suspensión y el factor de cizallamiento muestran una correlación lineal.

Autor: Pavlov Valery.
Año: 2004.
Universidad: ROVIRA I VIRGILI.
Centro de lectura: E.T.S. d'Enginyeria Química .
Centro de realización: E.T.S. d'Enginyeria Química.

Resumen: El objetivo principal de esta tesis es el desarrollo de nuevas estrategias para la fabricación de biosensores reagentless basados en deshidrogenasas dependientes de NAD+ con características mejoradas respecto a la densidad de la corriente, de la estabilidad operacional y de almacenamiento. Para cumplir el objetivo se han sintetizado dos nuevos mediadores para la oxidación de NADH: un polímero insoluble en agua (Os-fendiona-PVP) y un complejo amfifílico (Os-fendiona-surfactante). Los electrodos del grafito fueron modificados con Os-fendiona-PVP y utilizados para (a) la inmovilización de deshidrogenasa y de NAD+ en un hydrogel formado por entercruzamiento de poli(vinilpiridina) modificado por grupos amino con el éter diglicidil de poli(etilenglicol); (b) la inmovilización por adsorción de la deshidrogenasa y del ácido algínico modificado por NAD+. Os-fendiona-surfactante fue aplicado a la construcción de biosensores reagentless del glutamato vía la inmovilización de glucosa deshidrogenasa y de NAD+ entre las bicapas en la fase lamelar formada por Os-fendiona-surfactante y el lípido 1, 2-dioleoilo-sn-glicero-3-fosfatidilcolina. Se ha hecho un estudio de los biosensores reagentless para calcular sus constantes de Michaelis, el efecto del pH y de la temperatura en su respuesta y su estabilidad operacional. Para encontrar el paso limitante de su respuesta al analito se ha desarrollado un modelo matemático de los biosensores. Además se ha comparado la estabilidad operacional a temperaturas elevadas de biosensores de la configuración (a) usando glutamato, glucosa y glucosa-6-fosfato deshidrogenasas termófilas y mesófilas. Por otro lado se han estudiado métodos nuevos para mejorar le estabilidad durante el almacenamiento de sensores de glutamato. Los conclusiones más relevantes: Os-fendiona-PVP es un electrocatalizador eficiente para la oxidación del NADH; Os-fendiona-surfactante forma monocapas de Langmuir-Blodgett estables en la interfaz de agua-aire y pude ser incorporado en la fase lámela formada por lípidos; el paso limitante de la respuesta al analito depende de la naturaleza de la enzima inmovilizada el la superficie del electrodo; se puede mejorar la estabilidad operacional a temperaturas elevadas y la estabilidad de almacenamiento de biosensores mediante el uso de enzimas termófilas en vez de mesófilas. Los resultados de la investigación mencionada anteriormente son seis siguientes artículos: 1. J. Parellada, A. Narvaez, M. A. Lopez, E. Dominguez, J. J. Fernandez, V. Pavlov, I. Katakis, "Amperometric immunosensors and enzyme electrodes for environmental applications", Analytica Chimica Acta, Vol. 362, No. 1, 47-57, 1998. 2. I. C. Popescu, E. Dominguez, A. Narvaez, V. Pavlov, I. Katakis, "Electrocatalytic oxidation of NADH at graphite electrodes modified with osmium phenanthroline", Journal of Electroanalytical Chemistry, Vol. 464, No. 2, 208-214, 1999. 3. R. Iyer, V. Pavlov, I. Katakis, L. G. Bachas, “Amperometric sensing at high temperature with a "wired" thermostable glucose-6-phosphate dehydrogenase from Aquifex aeolicus”, Analytical Chemistry, Vol. 75, No. 15, 3898-3901, 2003. 4. V. Pavlov, O. Rincón, S. Solé, A. Narváez, E. Domínguez, I. Katakis, “A Novel [Os(1,10-phenanthroline-5,6-dione)2(PVP)4Cl]Cl redox polymer for electrocatalytic oxidation of NADH and its application to the construction of reagentless ?-D-glucose biosensors”, Mandado a Analytical Chemistry. 5. V. Pavlov, S. Kengen, I. Katakis ”New reagentless glutamate biosensors based on mesophilic and thermophilic glutamate dehydrogenases”, Mandado a Analytical Chemistry. 6. V. Pavlov, B. Lindholm-Sethson, G. Lindblom & I. Katakis, “The use of the lamellar phase for the construction of reagentless biosensors based on NAD+ dependent glutamate dehydrogenase”, Mandado a Langmuir. Para defender el título de doctorado europeo se realizo dos estadas en dos otros grupos de investigación durante seis meses en total: (1) En el laboratorio de la Dra. Britta Lindholm-Sethson de la Universidad de Umea (Umea, Suecia) para desarrollar los biosensores del glutamato vía la inmovilización de glucosa deshidrogenasa y de NAD+ entre las bicapas en la fase lámela. (2) En el laboratorio del Dr. L. G. Bachas de la Universidad de Kentucky (Lexington, Estados Unidos) para desarrollar los biosensores reagentless de glucosa-6-fosfato usando glucosa-6-fosfato deshidrogenasas termófilas y mesófilas.

Autor: GOBERNA SELMA CONSUELO.
Año: 2003.
Universidad: AUTONOMA DE MADRID.
Centro de lectura: FACULTAD DE CIENCIAS.
Centro de realización: INSTITUTO DE CATALISIS Y PETROLEOQUIMICA (CSIC).

Resumen: El presente trabajo de tesis tiene como objetivo llevar a cabo un análisis de posibles riesgos y estudiar la operabilidad, aplicando el método HAZOP, de una planta piloto para extracción en condiciones supercríticas. La finalidad principal de este análisis es aumentar la seguridad de la planta piloto, eliminando o al menos paliando en la medida de lo posible los riesgos inherentes a una planta de proceso que opera a elevadas presiones, mejorando al mismo tiempo la operabilidad de dicha planta. Con este fin, se procedió al diseño de la planta piloto para extracción de un soluto, a partir de un sustrato sólido o de elevada viscosidad, operando en condiciones supercríticas, así como a desarrollar el sistema de adquisición de datos, supervisión y control (SCADA) que posibilitara un cierto grado de automatización de las operaciones a llevar a cabo, permitiera mantener las variables de proceso dentro de los límites deseados, y la lectura y almacenamiento de las mismas en el ordenador que forma parte de dicho sistema SCADA. Posteriormente, se aplicó el método HAZOP a la planta piloto diseñada con objeto de identificar posibles riesgos y problemas de operabilidad, y determinar los dispositivos y medidas de seguridad que debían incorporarse a dicha planta. Con objeto de aumentar la seguridad y optimizar su operabilidad. Para ello, se hizo una revisión bibliográfica sobre los tres temas clave relacionados con esta tesis, el análisis HAZOP, los sistemas SCADA por ordenador, y la extracción con fluidos supercríticos (FSC), estudiándose en cada uno de ellos los aspectos que se enumeran a continuación: * Análisis HAZOP (Capítulo 3): - Características, ventajas y limitaciones - Terminología - Procedimiento general de aplicación del método - Aplicaciones especiales - Software para automatización del análisis * Sistemas SCADA por ordenador (Capítulo 4): - Etapas y elementos de un sistema SCADA - Control por ordenador y control distribuido - Control automático en plantas de proceso - Software para sistemas SCADA * Extracción con FSC (Capítulo 5): - Fundamentos de la ESC (Extracción Supercrítica) - Ventajas y desventajas de la ESC - El proceso de ESC Este estudio permitió, en primer lugar, diseñar la planta piloto para extracción en condiciones supercríticas (Capítulo 6), elaborando el diagrama de instrumentación y proceso (P&ID) de la misma, para posteriormente comparar y contrastar las características de los instrumentos y dispositivos que ofrecen las distintas compañías comerciales, seleccionando aquellos idóneos para la construcción de la planta piloto. Hay que indicar que algunos de los dispositivos que finalmente se incorporaron a la planta piloto fueron diseñados y construidos en el laboratorio de Control de Procesos del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC, como es el caso de las válvulas empleadas para el control de la presión en los distintos módulos que integran la planta, debido a que ningún dispositivo comercial ofrecía las prestaciones requeridas. En segundo lugar, se procedió a desarrollar el sistema SCADA de la planta piloto, escogiéndose un sistema SCADA por ordenador basado en comunicaciones digitales y con arquitectura distribuida (Capítulo 7), por considerarse que es el que ofrece una mayor seguridad y fiabilidad durante la operación, así como una gran flexibilidad a la hora de incorporar nuevos instrumentos o dispositivos a la planta. Al igual que para la construcción de la planta piloto, se analizaron las características y prestaciones de los distintos equipos disponibles comercialmente, escogiéndose los que resultaban óptimos. Hay que hacer notar que la aplicación SCADA utilizada en esta tesis se ha desarrollado por completo en el laboratorio de Control de Procesos del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC, no existiendo en el mercado ninguna aplicación de características similares que permita la comunicación, mediante una interfase digital, con dispositivos de diferentes fabricantes. El sistema SCADA diseñado permite, utilizando el ordenador, lograr un alto grado de automatización a la hora de programar los experimentos, siendo, además, el encargado de llevar a cabo las acciones pertinentes si se produce el fallo de un dispositivo o se ven alteradas, por cualquier factor externo, las condiciones normales de operación de la planta. Por último, se realizó el análisis HAZOP de la planta piloto diseñada (Capítulo 8), utilizando la aplicación HazopPlus de la compañía Isograph, con objeto de identificar posibles riesgos o fallos de operabilidad de la misma. Como resultado de este análisis, se modificó el diseño de la planta piloto, incorporándose una serie de dispositivos e instrumentos que garantizaran la operación en condiciones de mayor seguridad. Igualmente, se seleccionaron los equipos comerciales que por sus características eran más adecuados. A continuación se construyó la planta piloto de extracción con FSC, se procedió a su puesta en marcha y se realizaron algunas pruebas sobre la respuesta del sistema de control diseñado, provocando desviaciones respecto de las condiciones normales de operación (Capítulo 9). El buen funcionamiento de la planta piloto, tanto en las etapas de puesta en marcha, como de parada, así como durante la operación del proceso demuestra que el sistema SCADA seleccionado es óptimo para garantizar el control de las distintas variables de proceso, y que la incorporación de los distintos dispositivos de seguridad, como consecuencia del análisis HAZOP realizado, ha dado como resultado una planta piloto que opera en condiciones seguras y estables, incrementando, al mismo tiempo, la facilidad de operación. Para finalizar, es importante resaltar que la planta piloto diseñada cumple todas las especificaciones y requerimientos de la Directiva Europea 97/23/CE (relativa a la aproximación de las legislaciones de los estados miembros sobre equipos a presión) y del Real Decreto 769/1999 (que dicta las disposiciones de aplicación en España de la mencionada Directiva Europea), por lo que puede ser certificada y obtener el marcado CE, a través de un organismo notificado en el marco de dicha Directiva.

Autor: FUENTE GONZÁLEZ ELENA DE LA.
Año: 2003.
Universidad: COMPLUTENSE DE MADRID.
Centro de lectura: QUÍMICA.
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS.

Resumen: La floculación o formación de agregados de partículas y las propiedades de dichos agregados o flóculos, adquieren una gran relevancia en los procesos de fabricación de papel, al afectar a las propiedades del producto y a las características del proceso. Así pues, uno de los objetivos de la industria papelera consiste en optimizar este fenómeno, mediante la adición de floculantes, de forma que se obtenga una buena formación de la hoja y una elevada retención y velocidad de drenaje que permitan aumentar la calidad del producto y la productividad de la máquina. Esta tesis desarrolla una metodología para el estudio de los mecanismos y la cinética de floculación, aplicándola al estudio de los mecanismos de floculación inducida por diversos floculantes comúnmente utilizados, como el policloruro de alumini, la poliacrilamida, la polietilenimina y el sistema dual formado por polióxido de etileno y resina fenólica. Estudiando, además, el efecto de las condiciones de proceso en la eficacia de los floculantes como agentes de retención. Se incluye, además, la aplicación de la metodología desarrollada para resolver algunas cuestiones comúnmente planteadas por la industria papelera.

Autor: MACORRA GARCÍA CRISTINA DE LA.
Año: 2003.
Universidad: COMPLUTENSE DE MADRID.
Centro de lectura: QUÍMICA.

Resumen: Los procesos de preparación de pastas de alto rendimiento empleando soluciones de peróxido de hidrógeno en medio alcalino permiten, en algunos casos, obtener pastas "APRM" de buena calidad y empleando para ello bajos consumos energéticos. Mediante este procedimiento, la blancura de la pasta es suficientemente alta para algunas aplicaciones, lo que evitarái la necesidad de una etapa de blanqueo adicional. Uno de los principales problemas que plantea este proceso es la estabilidad del peróxido de hidrógeno en el medio de reacción. Determinar las condiciones en las que se mantiene estable, es pues el primero de los objetivos fijados en este trabajo. A continuación se ha buscado el modo de realizar eficazmente la impregnación con álcali y peróxido de hidrógeno sobre maderas de E.globulus y de P.radiata. Por último se busca conocer las relaciones entre los cambios químicos ocurridos en las pastas con sus propiedades. La descomposición del peróxido de hidrógeno está fuertemente influenciada por el pH del medio, por la temperatura de operación y por la presencia de cationes metálicos que catalizan las reacciones de descomposición. Manteiendo el pH dentro del intervalo de 10 a 11,5 y mediante el empleo de agentes estabilizantes (quelantes y silicato sódico), el peróxido de hidrógeno se puede mantener "razonablemente" estable durante el tiempo de tratamiento (60 minutos). Tratado este punto, se han realizado diferentes estudios de impregnación en una y en dos etapas, sobre las maderas de E.globulus y de P.radiata, viendo el efecto que tienen el número de etapas de impregnación, la concentración de NaOH y las de H2O2, la temperatura de impregnación y el pretratamiento de las astillas, sobre la calidad final de las pastas. El modo más eficaz de impregnar es aplicando previamente un tratamiento mecánico de desestructuración en MSD e impregnanado luego en dos etapas. En este caso, el orden de adición de los reactivos para la mejora de la calidad de las pastas y para un aprovechamiento eficaz del H2O2. Para estudiar los cambios que ha producido este proceso en los componentes de la madera, se han realizado análisis sobre las pastas y sobre muestras de lignina aisladas. Para el E.globulus, los cambios provocados en la lignina por la impregnación, como son el descenso en grupos cromóforos, debido a la actuación del H2O2, explicarían las elevadas blancuras. El efecto dela impregnación sobre el resto de componentes de la madera ha sido, también, decisivo. El aumento observado en los grupos carboxílicos en algunas de las pastas sería el responsable de las reducciones encontradas en los consumos energéticos, debido al cambio del carácter hidrófilo de la spastas. Con el Pinus radiata, se obtienen pastas cuyas propiedades mécanicas y consumo energéticos, no varían significativamente respecto de una pasta RM. La morfología de las fibras, con zonas débiles debido a la presencia de punteaduras areoladas, podría ser responsables de estos resultados.

Autor: VICED LABRADOR BELMA.
Año: 2003.
Universidad: COMPLUTENSE DE MADRID.
Centro de lectura: QUÍMICA .
Centro de realización: FACULTAD DE CC QUÍMICAS.

Resumen: El proceso kraft es el más utilizado para la obtención de pastas celulósicas, alrededor del 80% de la producción mundial se obtiene mediante este procedimiento. Sin embargo, presenta dos limitaciones importantes: su elevado coste de inversión y la dificultad de aplicación para materias primas no madereras. El elevado coste de inversión no sólo imposibilita su implantación en fábricas de pequeña capacidad de procesos, sino también puede llegar a impedir el aumento de la producción o la tendencia hacia la recirculación interna de efluentes, ya que la capacidad del horno de recuperación suele ser el cuello de botella del proceso. Respecto a la demanda de fibras, la necesidad de encontrar nuevas fuentes de fibras se muestra como una necesidad acuciante y la alternativa más viable está en emplear materias primas no madereras, en especial residuos agrícolas. Para intentar paliar ambos problemas han surgido a lo largo de los años distintas alternativas al proceso kraft tradicional. Una de ellas es la electrolisis de las lejías negras, que tiene como objetivo recuperar el contenido en NaOH de éstas para su posterior reutilización en el propio proceso de cocción, la tiempo que se produce como subproducto una corriente parcialmente neutralizada con elevado contenido en lignina, sustancia que se podría recuperar tras un proceso de precipitación posterior. El principal problema que presenta la electrolisis es el ensuciamiento del ánodo, producido por la precipitación de la lignina sobre este electrodo. Este fenómeno produce un importante aumento en el consumo energético, puede llegar a bloquear el flujo de lejía negra y ocasiona la pasivación y corrosión del ánodo. Este problema se ha solucionado mediante la utilización de un ánodo conformado por dos varillas de platino en forma paralela. La investigación desarrollada permite afirmar que queda demostrado, a escala de laboratorio, la viabilidad técnica de la utilización de procesos de electrolisis para la recuperación de lejías negras. Se obtienen porcentajes de recuperación de álcali hasta del 35% en el caso de las lejías procedente de madera de álamo y del 45% en el caso de las de paja, con eficiencias energéticas del 80%. El consumo energético mínimo obtenido ha sido de 33 kWh/m3 LN y 2,8 kWh/kg NaOH. En las condiciones óptimas de operación se ha estimado un coste de operación de 5,3 euros/m3 LN.

Autor: GONZALEZ AZPÍROZ M. DOLORES.
Año: 2003.
Universidad: OVIEDO.
Centro de lectura: QUÍMICA .
Centro de realización: FACULTAD DE QUIMICA.

Resumen: El Naftaleno industrial es un hidrocarburo policíclico, sólido de color blanco y fuerte olor, formado por dos anillos bencénicos. Es uno de los componentes mayoritarios del alquitrán (representa aproximadamente el 10% del mismo) y puede ser obtenido con un alto grande de pureza 96,5-99,99%) mediante una serie de operaciones industriales. En la industria se desarrolla tres procesos para la obtención de naftaleno a partir de alquitrán de hulla: destilación fraccionada del alquitrán; hidrogenación, catalítica y cristalización. En los dos primeros procesos se trata de actuar sobre el alquitrán para obtener un naftaleno muy puro sin necesidad de recurrir a la cristalización, lo que supondría un gasto energético adicional. Se puede decir que, en general, resulta difícil conseguir naftaleno de la suficiente calidad, para su posteior uso como precursor de otros materiales de mayor valor añadido en condiciones económicas muy aceptables. Un primer paso previo al estudio de reacciones de transformación del naftaleno, ha de consistir en la obtención de naftaleno ultrapuro a partir de naftaleno industrial refinado, en condiciones ambiental y económicamente interesantes. Obtenido el componente precursor se procede a la transformación del mismo mediante reacciones de alquilación y acetilación con el fin de obtener los correspondientes derivados alquilados y acetilados, productos intermedios en la preparación de materiales termoestables, nuevos compuestos de aplicación médica y materiales de carácter polimérico. Convencionalmente estas reacciones de alquilación o acetilación de Friedel-Crafts son llevadas a cabo en un disolventes orgánico, y producen residuos contaminantes. La contaminación generada por el uso de éstos disolventes orgánicos utilizados, así como la baja selectividad y el escaso rendimiento de estas reacciones han impulsado la búsqueda de alternativas al proceso catalítico convencional. Considerando la optimización económica y medioambiental, se han desarrollado recientemente sistemas de líquidos iónicos, para su empleo como medio y/o catalizador de reacciones de alquilación y acetilación de hidrocarburos aromáticos. Los líquidos iónicos son una nueva clase de solventes con unas propiedades inusuales que pueden actuar en reacciones de Friedel-Grafts y otras, de manera distinta a la ofrecida por los disolventes moleculares. Los procesos catalíticos en medio de líquidos iónicos discurren en fase homogénea y pueden desarrollarse a temperatura ambiente. En esta Memoria se preparan 3 líquidos iónicos basados en: 1-butil-3-metilimidazol, 1,8-diazabiciclo[5,4,0]undec-7-eno y 1,5-diazabiciclo[4,3,0]non--eno, los cuales caracterizados mediante análisis termogravimétrico y resonancia magnética nuclear (RMN) de 1H y de 13C. Estos mismos sistemas de líquidos iónicos se emplearán como medios de reacción en el estudio de un conjunto de reacciones de alquilación y acetilación de naftaleno ultrapuro a distintas temperaturas y con diferentes agents alquilantes. Las mismas reacciones ensayadas son también llevadas a cabo en con tecnología microondas.

Autor: SOLÁ RODRIGO AINA.
Año: 2003.
Universidad: AUTONOMA DE BARCELONA.
Centro de lectura: ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA .
Centro de realización: ESCUELA DE DOCTORADO Y DE FORMACIÓN CONTINUADA.

Autor: MAROÑO BUJÁN MARTA.
Año: 2003.
Universidad: ZARAGOZA.
Centro de lectura: CIENCIAS .
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA.

Resumen: El Índice "PROCESO" es un nuevo método de evaluación de la seguridad operacional que se ha desarrollado, dentro del ámbito de la industria química, utilizando los principios de la teoría de sistemas como aproximación. Es una metodología preventiva cuya finalidad es la medida de la seguridad alcanzada durante la operación de los procesos químicos. Es un Índice, proporcionando los resultados de forma cuantitativa y utiliza indicadores como elementos de medida, permitiendo disponer de información muy detallada de los aspectos individuales que influyen en la puntuación final obtenida. El Índice "PROCESO" posee una estructura en forma de árbol e incluye veinticinco áreas específicas agrupadas en tres bloques temáticos: Diseño, Operación y Gestión de la Seguridad. Proporciona una revisión integrada de la seguridad operacional y permite identificar posibles caminos de degradación de la seguridad operacional y permite identificar posibles caminos de degradación de la seguridad resaltando aquellos factores individuales que requieren especial atención. La disponibilidad de la contribución de cada indicador a la puntuación final permite la realización de mejora continua mediante el seguimiento de la evolución de la seguridad con el tiempo y una asignaci ón más eficaz de los recursos disponibles en las plantas. Mediante diversos estudios empíricos en plantas reales en operación se ha comprobado la validez del Índice como metodología preventiva así como su eficacia y su aplicabilidad al sector industrial para el que se ha desarrollado.

Autor: GARCÍA GÓMEZ OLGA.
Año: 2003.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.

Resumen: La presente tesis parte del interés de blanquear pasta de lino (Linum usitatissimum) con procesos más respetuosos con el medio ambiente secuencias totalmente libre de cloro (TCF). Asimismo, se centra la utilización de este tipo de fibras para la fabricación de papeles especiales, y en la aplicación de biotecnología como alternativa a algunos agentes químicos. Los estudios realizados permiten obtener dos secuencias de blanqueo TCF, en una de las secuencias se incluye una etapa de ozono (Z) y en la otra se aplica un sistema enzimático (L). Este estudio se centra en dos cuestiones básicas. La primera cuestión consiste en estudiar si es posible blanquear eficazmente una pasta de lino con una mezcla de fibras liberianas y leñosas a través de secuencias TCF. Despues de realizar una caracterización de la pasta inicial, se determinan las condiciones óptimas utilizadas en la etapa de deslignificación con oxígeno (O) que se aplica en primer lugar. Seguidamente, se lleva a cabo un estudio comparativo a través de los equivalentes de oxidación (OXE) de diferentes reactivos químicos (ozono, dióxido de cloro y peróxido de hidrógeno) en sencuencias ECF y TCF. Mediante la secuencia que incluy ozono, se obtienen pastas comparables a las de una secuencia ECF. Este proceso se optimiza y se demuestra que aplicar una etapa de peróxido de hidrógeno (PoP) anterior a la etapa Z mejora las propiedades de las fibras blanqueadas. La segunda parte de la tesis se basa en el estudio de la aplicación de enzimas oxidativas para blanquear pasta de lino, con el objeto de determinar si esta aplicación puede facilitar el blanqueo TCF. Por ello se realiza un amplio estudio sobre la aplicación de diferentes biotratamientos y se observa que su utilización es beneficiosa. Se aplican enzimas del tipo lacasas y manganeso peroxidasas, provenientes de diferentes hongos, junto con diferentes compuestos que actúan como mediadores de las enzimas. Con varios sistemas enzima-mediador, se consigue blanquear y deslignificar la pasta, aunque también se degrada. Se elige el mejor biotratamiento que corresponde a un sistema lacasa-mediador (L) con el que se obtienen muy buenas propiedades de las pasta (lacasa de Pycnoporus cinnabarinus y el mediador HBT (1-hidroxibenzotriazol). Seguidamente, se realiza un estudio para determinar la mejor etapa posterior al biotratamiento y se demuestra que no es necesaria la etapa de extracción alcalina (E) después de L, si se realiza una etapa de blanqueo con H2O2(P). Por otro lado, se analiza si el sistema lacasa-mediador es capaz de oxidar la celulosa de pasta de lino formando grupos carbonilo, lo cual provocaría su degradación en una etapa alcalina posterior. La conclusión más notable de este estudio es que el sistema lacasa-mediador produce oxidación de la celulosa a grupos carbonilo siendo dependiente del tiempo. A continuación, se optimiza la etapa L aplicando un plan estadístico secuencial de tres variables, donde las variables más influyentes en las propiedades de la pasta con el tiempo y la dosis de lacasa. Con este estudio se reduce considerablemente la dosis del mediador y el tiempo de aplicación de la etapa. Por otro lado, las propiedades mejoran si se aplica presión al sistema lacasa-mediador. También se optimiza la etapa P posterior a L con un plan secuencial de tres variables, donde las variables más influyentes son la dosis de hidróxido de sodio y la dosis de peróxido de hidrógeno. Posteriormente, se mejora la secuencia final bioquímica, incorporando otra etapa de blanqueo con peróxido y un lavado ácido final. Finalmente, se comparan las dos secuencias obtenidas, la química y la bioquímica, a través de una discusión general del trabajo, obteniéndose en ambos casos excelentes propiedades de las pastas y los papeles y comparables con una secuencia química ECF de origen industrial.

Autor: ROSA GIMÉNEZ ANA BELEN DE LA.
Año: 2003.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.

Resumen: La presente tesis se centra en el blanqueo de pastas químicas de Kenaf y Miscanthus, mediante la aplicación de nuevas secuencias totalmente libres de cloro (TCF) y libres de cloro elemental (ECF). Asimismo, uno de los puntos relevantes reside en la introducción de tratamiento enzimáticos en blanqueos TCF con ozono.a fin de abordar con mayor conocimiento el blanqueo de las pastas de Kenaf y de Miscanthus, se las caracteriza inicialmente a través de diversos estudios: análisis de microscopia óptica y electrónica de barrido (SEM), determinación de la distribución de longitudes de sus fibras, contraste de su composición con las de otras especies.. A partir de una primera aproximación se inician los estudios relacionados con el blanqueo de las pastas de Kenaf. El desarrollo de tres planes experimentales aporta información sobre la efectividad de una deslignificación con oxígeno (O), el efecto del peróxido de hidrógeno (Op) y la influencia de un tratamiento con xilanasas (Xop). Las condiciones óptimas halladas en cada una de las etapas se aplican a la pasta de Kenaf, con objeto de completar y comparar tres secuencias de blanqueo TCF con ozono (OZP, OpZP y XOpZP). A continuación, dos pastas químicas de Kenaf de distinta procedencia se blanquean paralelamente mediante dos secuencias TCF (OpP0P y OpZP) y una ECF (OpDP). Propiedades de blanqueo y características como la cristalinidad de la celulosa, la composición de la lignina, o el contenido de ácidos hexenurónicos, se determinan a lo largo del blanqueo. Durante el estudio también se reconoce el efecto negativo de los cationes metálicos en una de las pastas de Kenaf. A raíz de este hecho se inicia una nueva línea de estudio relacionada con la presencia de los cationes en la pasta de Kenaf, lo cual exige establecer en primer lugar, un procedimiento óptimo y rutinario para su determinación mediante espectroscopia de absorción atómica. El gran contenido de cationes en las pastas estudiadas y más concretamente en la de Kenaf, induce a realizar tratamientos específicos destinados a su eliminación. En primer lugar, se comparan dos lavados iniciales con ácido oxálico y áido sulfúrico respectivamente. A continuación y a fin de conseguir una mayor eliminación de cationes en etapas avanzadas de la secuencia, se llevan a cabo diversos tratamientos con ácidos y productos quelantes. Mediante estas aplicaciones se pretende mejorar la última etapa de blanqueo con peróxido de hidrógeno. Posteriormente, algunos de los estudios llevados a cabo con las pastas de Kenaf también se aplican a pastas de Miscanthus: aplicación de sencuencias TCF y ECF, así como un tratamiento enzimático con xilanasas. Además, se determina la evolución de algunas propiedades durante el blanqueo, se analizan los efluentes obtenidos, se evalúan propiedades físico-mecánicas y también el envejecimiento de los papeles. El conjunto de estudios descrito previamente permite comprobar la posibilidad de blanquear pastas de Kenaf y Miscanthus mediante secuencias respetuosas con el medio ambiente. A partir de procesos TCF con ozono se alcanzan grados de blancura cercanos o iguales al 90% ISO y en algunos casos, valores de índice Kappa inferiores a 1, manteniendo la viscosidad alrededor de 700 mL/g. Además, se observa que la introducción de un tratamiento con xilanasas en el blanqueo de estas pastas representa una ligera mejora. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto la semejanza existente entre dos pastas de Kenaf y también la dificultad de eliminar completamente los cationes metálicos de la pasta de Kenaf. En conclusión, se observa que las pastas de Kenaf y de Miscanthus sometidas a blanqueos TCF con ozono alcanzan propiedades excelentes y resistencias comparables o incluso superiores, a las de pastas de origen maderero de características similares.

Autor: ZARZO CASTELLÓ MANUEL.
Año: 2003.
Universidad: POLITECNICA DE VALENCIA.
Centro de lectura: INGENIEROS AGRONOMOS .
Centro de realización: DEPTO. DE ESTADÍSTICA E INVESTIGACIÓN OPERATIVA Y APLICADAS Y CALIDAD.

Resumen: Los procesos por lotes son difíciles de controlar, ya que frecuentemente se desconocen los puntos críticos en los que se requiere un mejor control para conseguir que la calidad final sea adecuada. La mayoría de estos procesos se regulan automáticamente a partir de la información registrada en línea por sensores electrónicos, cuyos datos se almacenan habitualmente en bases de datos. El análisis estadístico de estas bases de datos puede resultar útil para diagnosticar estos procesos, detectar fallos y obtener modelos de monitorización que pemritan mantener o mejorar la calidad final del producto. Partiendo de la metodología propuesta por Nomikos y MacGregor (1994) para el control estadístico multivariante de procesos por lotes, basada en el análisis de componentes principales (PCA) y la regresión de mínimos cuadrados parciales (PLS), en esta tesis se daignostican las causas de variabilidad de dos parámetros de calidad (el índice de hidroxilo y el contenido residual de agua) de un proceso industrial de fabricación de PPOX (polióxido de propileno). La base de datos analizada contiene, para 69 lotes, las trayectorias de 47 variables de proceso registradas en línea. Dado que la duración del proceso de fabricación de cada lote no es constante, es necesario aplicar distintas técnicas de alineación para obtener una matriz tridimensional de datos (lotex x variables de proceso x tiempo). Realizando un PLS con esta matriz desdoblada a una estructura de lotes por variables se obtiene un modelo capaz de predecir la calidad final. Sin embargo, interesa obtener un buen modelo predictivo usando fundamentalmente aquellas variables de proceso que tengan una correlación con las variables respuestas de tipo causa-efecto. La identificación de estas variables supone detectar los puntos críticos del proceso, lo cual no resulta sencillo. Para ello se ha desarrollado un procedimiento de selección de variables que utiliza información técnica del proceso junto con un análisis de consistencia. Complementariamente se han aplicado otros métodos avanzados para comprobar si se mejora el diagnóstico. La técnica de corrección de la señal ortogonal (OSC) no ha dado resultados satisfactorios. En cambio, esta tesis ha propuesto un nuevo método, que consiste en la utilización jerárquica de modelos PLS y PCR junto con estudios de consistencia, que simplifica enormemente el procedimiento de diagnóstico. El estudio realizado revela que la principal causa de variabilidad del índice de hidroxilo puede ser un fallo en un caudalímetro. Asimismo, diversos indicios apuntan a la deshidratación final como fase crítica de la variación del contenido residual de agua. Subsanando los fallos detectados y controlando los puntos críticos se mejorará la calidad del producto final. Con la experiencia adquirida en la investigación se ha propuesto una metodología integral para el diagnóstico de procesos químicos por lotes.

Autor: GARCÍA GONZÁLEZ M. TERESA.
Año: 2003.
Universidad: CASTILLA-LA MANCHA.
Centro de lectura: QUÍMICA.
Centro de realización: FACUTLAD CC. QUÍMICAS.

Resumen: En la actualidad existen dos factores que hacen necesario la recuperación de aceites lubricantes usados: prevención de la contaminación y razones económicas al tratarse de un residuo con un valor potencial apreciable. La regeneración de aceites usados es la técnica de recuperación del mismo recomendada por la legislación europea. El esquema de un proceso de regeneración constaría de cuatro etapas: pretratamiento (eliminación de agua y ligeros), regeneración (eliminación de productos de degradación), fraccionamiento de las bases y acabado (mejora de color y olor). De esta secuencia de operaciones la última etapa es la que mayores problemas plantea. En este trabajo se aborda el estudio de regeneración de aceites usados mediante una tecnología limpia: extracción con disolventes. El objetivo de esta investigación fue obtener unas bases lubricantes de elevada calidad con objeto de eliminar la etapa de acabado del esquema global de tratamiento. Para ello se realizaron extracciones a presión atmosférica utilizando como disolventes 2-propanol, 2-butanol, 2-pentanol, acetona, metil etil cetona, metil n-propil cetona y extracciones a alta presión con propano y etano como disolventes. Tras realizar el estudio se concluyó que con la mezcla de disolventes 2-propanol/metil etil cetona/KOH cuando se trabajó a presión atmosférica y con etano, en el estudio a alta presión, se obtuvieron bases lubricantes con altos rendimientos y con una elevada calidad sin necesidad de realizar tratamiento de acabado.

Autor: MARTÍNEZ TRIGUERO LUIS JOAQUÍN.
Año: 2002.
Universidad: POLITECNICA DE VALENCIA.
Centro de lectura: TECNOLOGÍA QUÍMICA .
Centro de realización: E.T.S.I. INDUSTRIALES.

Resumen: El reactor de FCC continúa siendo una unidad fundamental dentro del esquema de refinería actual para la producción de gasolinas de alto octanaje y olefinas para la petroquímica. En esta tesis hemos evaluado nuevos materiales zeolíticos como componentes del catalizador de FCC. Las zeolitas MCM-22 e IM-5 se han mostrado como potenciales aditivos para producción de olefinas y gasolinas reformuladas, presentando la zeolita IM-5 propiedades catalíticas similares a las de ZSM-5 pero con mayor estabilidad hidrotérmica. Las zeolitas monodimensionales con anillos de 14 miembros: UTD-1, SSZ-24 y CIT-5, no ofrecen mayor actividad que las zeolitas tridimensionales de anillos de 12 miembros comercialmente empleadas USY y Beta. La zeolita ITQ-2 por su alta área externa y elevada acidez presenta alta actividad en el craqueo de gasoil pero posee baja estabilidad hidrotérmica. La impregnación con fósforo aumenta la estabilidad hidrotérmica de las zeolitas. La zeolita Y mejora su actividad y selectividad a gasolina debido a la pasivación de las especies activas de aluminio extrarred. En el caso de los aditivos, ZSM-5 e UM-5 también mejoran su estabilidad frente al tratamiento hidrotérmico debido a la menor desaluminización de la red. Para la evaluación de los nuevos materiales zeolíticos y su estabilidad hidrotérmica se ha desarrollado la metodología adecuada: el craqueo de n-decano para comparar la actividad y selectividad de los aditivos ZSM-5 e IM-5, el craqueo de gasoil disponiendo zeolita Y seguida del aditivo en dos lechos consecutivos para realzar el efecto del aditivo en la selectividad, y el craqueo de di y triisopropilbenceno para reconocer si la zeolita está formada por anillo de 10 a 12 miembros y predecir a la vez la actividad en el craqueo de gasoil.

Autor: ARRIBAS VIANA Mª DE LOS DESAMPARADOS.
Año: 2002.
Universidad: POLITECNICA DE VALENCIA.
Centro de lectura: QUÍMICA.
Centro de realización: INSTITUTO DE TECNOLOGÍA QUÍMICA.

Resumen: En el presente trabajo de tesis doctoral se plantea un proceso para aumentar el índice de cetano (IC) de fracciones diesel de baja calidad (elevado contenido en aromáticos) mediante la combinación del hidrogenación profunda de los aromáticos y apertura selectiva del anillo nafténico en una sola etapa catalítica. Para ello se propone la utilización de catalizadores bifuncionales basados en un metal noble de alta capacidad hidrogenante (Pt) capaz de hidrogenar los aromáticos en condiciones moderadas, soportado sobre un material ácido que produzca la rotura del anillo nafténico evitando en lo posible craqueo de los productos de apertura de alto IC (apertura selectiva). La optimización del catalizador bifuncional se ha llevado a cabo principalmente desde el punto de vista de la función ácida con el fin de conseguir el máximo rendimiento a productos de apertura del anillo (PAA) con la mayor selectividad posible. Para los estudios de reactividad se han utilizado dos alimentaciones modelo, una conteniendo tetralina en ausencia de azufre y otro conteniendo 1-metilnaftaleno (1-MN) en presencia de 350 ppm de azufre. Los resultados catalíticos, obtenidos en ambos casos, apoyados por un estudio de simulación de dinámica molecular, indican que la formación selectiva de PAA se favorece en soportes con una baja densidad de centros ácidos Brönsted de fuerza moderada-alta y con unas características estructurales y texturales que faciliten la difusión tanto de los reactivos como de los productos de apertura evitando su posterior craqueo. En este sentido, los mejores resultados se han obtenido para catalizadores de Pt soportado en zeolitas de poro grande con una estructura tridireccional, altamente desaluminizadas y con elevada mesoporosidad, como son la zeolita Beta nanocristalina o desaluminizadas y con elevada mesoporosidad, como son la zeolita Beta nanocristalina o desaluminizada con vapor de agua y zeolita USY. Además, los resultados obtenidos a partir de 1-MN han mostrado que los catalizadores de Pt/USY son más adecuados que los de Pt/Beta para el caso de aromáticos más voluminosos como los presentes en alimentaciones diesel reales. Una posterior optimización del ctalizador Pt/USY ha permitido mejorar el rendimiento a PAA de alto IC incorporando a este catalizador un metal noble con capacidad de apertura del anillo por hidrogenolisis, como es el iridio. Finalmente, en este trabajo de tesis doctoral también se ha profundizado en el conocimiento del mecanismo de las principales reacciones que conducen a la formación de los PAA y los centros activos involucrados en ellas. Así, se ha puesto de manifiesto que la isomerización de anillos nafénicos C6 a C5 es el paso previo a la formación de PAA, y que esta reacción de isomerización es un proceso bifuncional y como tal requiere un balance óptimo entre los centros metálicos y ácidos del catalizador.

Autor: LÓPEZ-SUEVOS FRAGUELA FRANCISCO.
Año: 2002.
Universidad: SANTIAGO DE COMPOSTELA.
Centro de lectura: QUÍMICA.
Centro de realización: FACULTAD DE QUÍMICA.

Resumen: La utilización del Pinus pinaster (especie mayoritaria en Galicia) a escala industrial implica la separación de su corteza, que significa aproximadamente el 10% de la materia seca del árbol, lo que la convierte en el residuo lignocelulósico más abundante de la industria maderera de Galicia, generando más de 100000 Tm/año. Sin embargo, el uso que la industria le está dando a este residuo es básicamente como combustible, que es la menos noble de sus posibles aplicaciones. Resulta por tanto de gran interés, la búsqueda de alternativas basadas en su composición química que permitan un mejor aprovechamiento de este residuo industrial totalmente infravalorado. La opción propuesta en este trabajo se ha basado en la extracción de taninos de la corteza para la formulación de adhesivos. Asimismo, las empresas de fabricación de tableros de madera de Galicia están tratando de incorporar la madera de eucalipto como principal materia prima, ya que además de ser más económica y de tener un crecimiento mucho más rápido que la de pino, presenta unas excelentes propiedades mecánicas. Prueba de este interés es el crecimiento de la superficie de monte arbolado ocupado por esta especie desde 1987-1998, de un 400%, frente al 10% experimentado por el Pinus pinaster, y a la creación de nuevas plantas de fabricación tanto de tableros contrapachados como de tableros de fibras de densidad media (MDF) orientadas a la utilización exclusiva de la madera de eucalipto. En particular, en la preparación de contrachapados de eucalipto para uso exterior, la utilización de adhesivos fenólicos comerciales exige un servero secado de la chapas (4-5% base seca), para evitar la rotura de los tableros en prensa. Esto supone un considerable conste energético y una reducción en la calidad de las chapas. Además, el fenol, principal ingrediente de lso adhesivos fenólicos, es un derivado petroquímico no renovable, de elevado coste y potencialmente contaminante. Urge por tanto la búsqueda de adhesivos alternativos que, además de superar los inconvenientes anteriormente citados, sean más respetuosos con el medio ambiente. La doble problemática suscitada ha impulsado la realización del siguiente trabajo cuyo objetivo ha sido "La preparación de tableros contrachapados de eucalipto para uso exterior empleando adhesivos fenol-urea-formaldehído-taninos (PUFT)". Se pretende, asimismo, ampliar su aplicación a la preparación de tableros de fibra de densidad media (MDF) para uso exterior. Los adhesivos PUFT son consecuencia de la reacción de copolimerización a temperatura ambiente de un prepolímero PUF, estable y de fácil preparación, y una disolución acuosa de taninos. La adición de taninos a los diferentes prepolímeros PUF no sólo implica un aumento de la viscosidad aparente con el tiempo, evidenciando la existencia de una reacción de polimerización a temperatura ambiente, sino que además modifica sus características reológicas, pasando de un comportamiento prácticamente newtoniano a un comportamiento pseudoplástico. Esto es de gran interés ya que significa un importante ahorro en el consumo de adhesivo en la preparación de los tableros contrachapados de eucalipto. Las técnicas de análisis térmico calorimetría diferencial de barrido (DSC) y análisis térmico dinamomecánico (DMTA) han sido utilizadas para estudiar e interpretar el curado de los PUF y PUFT. La DSC, mediante la medida de la energía liberada en el proceso de curado ha permitido modelizar el mismo mediante un método de cinética libre, con el que se ha obtenido la variación conversión-tiempo a diferentes temperaturas. Los cambios producidos en la respuesta mecánica (módulo de rigidez) de los adhesivos durante el proceso de calentamiento han sido determinados por DMTA. Se ha observado que los odhesivos PUFT con mayor contenido en taninos alcanzan el curado mecánico (máxima rigidez) a menores temperaturas, aunque a costa de reducir sus propiedades mecánicas. La espectroscopía RMN-13C ha permitido identificar y cuantificar el tipo de enlaces formados, así como los grupos funcionales presentes en los prepolímeros PUF y adhesivos PUFT. Se han observado importantes reducciones en el contenido en formaldehído libre tras la adición de los taninos a los correspondientes PUF, probando la existencia de una reacción de metilolactión de los taninos a temperatura ambiente, pero además se ha identificado una señal en los espectros de los adhesivos PUFT que evidencia la participación de los taninos en la formación de enlaces metileno. En general, los adhesivos PUFT empleados en la preparación de tableros contrachapados de eucalipto han satisfecho la exigencia de calidad de pegado para uso exterior. Los resultados obtenidos para los tableros MDF, empleando adhesivos PUFT, han sido prometedores ya que se ha mejorado considerablemente alguna de sus propiedades mecánicas respecto a las observadas utilizando adhesivos fenólicos comerciales. A la vista de los resultados obtenidos en la realización de este trabajo, debe destacar la gran versatilidad del prepolímero PUF al permitir la preparación de adhesivos muy estables, con finalidades distintas (tableros contrachapados y MDF), mediante la simple adición de una mayor o menor cantidad de taninos al prepolímero. Las beneficiosas características reológicas de los adhesivos PUFT incrementan su capacidad de mojado, favoreciendo su extendibilidad sobre la madera, lo que ha permitido un ahorro en el consumo de cola, y en consecuencia, la utilización de chapas de eucalipto con mayores grados de humedad (7-9% base seca). Esto supone un gran ahorro energético en el proceso de secado de la madera y una clara mejora en la calidad de la misma.

Autor: RICO ARNAIZ DE LAS REVILLAS GLORIA.
Año: 2002.
Universidad: COMPLUTENSE DE MADRID.
Centro de lectura: QUÍMICA.
Centro de realización: CEDEX MINISTERIO DE FOMENTO.

Resumen: Los betunes asfálicos por sus características presentan unas propiedades que no les permiten su utilización de forma directa en el campo de la Ingeniería Civil, son materiales que en verano por acción de las elevadas temperaturas tienden a fluir y, en invierno, por el frío se hacen frágiles y quebradizos. Todo ello hace necesario la modificación de su estructura química para poder ser utilizados con éxito en distintas ramas de la Tecnología. Inicialmente, estos materiales se han modificado añadiendo productos inorgánicos tales como azufre y selenio, que si mejoraban las características iniciales no lograban los éxitos esperados, fundamentalmente en lo económico y en su durabilidad. Posteriormente se ha recurrido a la adición de materiales macromoleculares de tipo plastómero tales como el polipropileno atáctico y el copolímero etileno-acetato de vinilo, cuyas propiedades mejoraban notablemente. Nuevas estructuras se obtenían por reacción catiónica de Friedel y Crafts y por incorporación de materiales macromoleculares termoestables en el seno del producto bituminoso, que aunque con buenos resultados técnicos presentaban costes muy elevados en la fabricación de los nuevos productos, debido al elevado precio de los catalizadores de Lewis, agentes acilantes o alquilantes, resinas epoxídicas y poliuretanos utilizados como materias primas. En el trabajo que se está llevando a cabo, los materiales bituminosos son modificados por productos de tiñpo elastomérico, como son los cauchos de estirono-butadino-estireno, copolímeros en bloques que contrariamente a la mayoría de los elastómeros tienen carácter termoplástico. Los nuevos materiales que se están obteniéndo presentan unas propiedades adecuadas para su utilización de diversos campos de la Ingeniería relacionada con la construcción: edificación, carreteras, obra hidráulica .. Su empleo en los distintos campos va a depender del producto asfáltico de partida y, sobre todo, de la proporción de caucho utilizada como agente modificante. De esta forma, se está en vías de obtención de unos materiales de gran durabilidad y un coste relativamente bajo, puesto que los productos de partida como es el caso de los materiales bituminosos, son sustancias residuales procedentes de la destilación del petróleo.

Autor: ALONSO RUBIO M. VIRGINIA.
Año: 2002.
Universidad: COMPLUTENSE DE MADRID.
Centro de lectura: QUÍMICA.
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS (UCM).

Resumen: El objetivo primordial de este proyecto se centra en la sustitución parcial del fenol por un derivado lignínico en la formulación de resinas fenol-formaldehído. La idea es obtener una resina ligno-fenol-formaldehído, "resol", que cumpla las especificaciones comerciales vigentes. La incorporación de la lignina supondría, en principio, reducir el coste de fabricación de la resina y ampliar su campo de aplicación, al tiempo que se aumenta y diversifica la salida de un subproducto de otro proceso industrial, los lignosulfonatos, responsables de la elevada DQO y color de los efluentes de la fabricación de pastas celulósicas al bisulfito. El primer paso de la investigación consiste en la modificación estructural de los lignosulfonatos para mejorar su reactividad hacia el formaldehído. Para ello, se ha desarrollado una posible vía: la hidroximetilación. La etapa central de la investigación consiste en la síntesis de la resina en cuestión. El estudio comprende la determinación de la influencia de las variables del proceso sobre las propiedades de la resina final. El trabajo incluye también el estudio del proceso de curado determinando la reactividad de la resina a lo largo de su endurecimiento y estableciendo los parámetros cinéticos. El factor más determinante para establecer la viabilidad técnica de la investigación propuesta viene dado por la aplicación prevista, a saber: el empleo de la resina formulada como adhesivo en la fabricación de tableros contrachapados. Esta parte, que corre a cargo de Bakelite, servirá también para poder correlacionar las propiedades de la resina, función de las condiciones de operación de la síntesis, con las propiedades de esta misma resina ya curada y con los resultados de la aplicación final. Se trata, pues, de poder predecir la aplicabilidad de la resina según las condiciones de síntesis, lo que supondría un ahorro considerable.

Autor: CASTILLO OVEJERO ESTIBALIZ.
Año: 2002.
Universidad: COMPLUTENSE DE MADRID.
Centro de lectura: QUÍMICA.
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS.

Resumen: Entre otras aplicaciones, los tamices 5A se emplean como adsorbentes selectivos de las n-parafinas contenidas en el queroseno (Proceso Molex), que posteriormente se utilizan para la obtención de bases de detergentes biodegradables como el dodecilbenceno. Debido al gran interés industrial que existe en la recuperación de las n-parafinas retenidas en el tamiz 5A, se ha abordado el estudio de la etapa de desorción, con el fin de determinar las variables que ejercen mayor influencia sobre esta etapa. En este trabajo se estudia la adsorción hasta saturación y hasta tiempo de rotura y la desorción por desplazamiento con n-C5 de las parafinas lineales (C10-C16) a 175ºC y 21 bar, utilizando tamices moleculares 5A como adsorbentes. Una vez realizada la selección del adsorbente así como el procedimiento operativo de la etapa de desorción, se estudió el equilibrio de adsorción y las cinéticas de adsorción y las cinéticas de adsorción y desorción de los componentes puros alimentados hasta saturación del lecho en un intervalo de concentraciones comprendido entre un 0,5-7% de parafina en i-C8. Además, estudió la influencia en la etapa de desorción del caudal de la mezcla desorbente (5-15 ml/min), concentración de desorbente (15-45%) y de ambas variables simultáneamente manteniendo el tiempo de contacto constante (9 min) cuando se alimentan hasta el tiempo de rotura las mezclas binarias C10-C14, C10-C16, C14-C16, en proporción 1:0,5, 1:1 y 0,5:1. A continuación, se estudió la influencia del tipo (n-C5 o n-C6) y concentración (5-45%) de desorbente en la recuperación de las parafinas C10+C14+C16 alimentadas como mezcla ternaria en proporción 1:1:1 hasta la saturación de lecho. En los experimentos hasta el tiempo de rotura utilizando la mezcla ternaria se analizó la influencia de la concentración del n-C5 y finalmente se estudió la influencia del grado de saturación del lecho utilizando la mezcla ternaria en la etapa de adsorción y n-C5 al 30% en i-C8 en la etapa de desorción. Por último, se estudió la influencia de las variables de preparación de tamices industriales sobre su comportamiento en adsorción y desorción. Todas las muestras se sometieron a una caracterización físico-química y a continuación se determinó su comportamiento en adsorción y desorción en experimentos llevados a cabo con la mezcla ternaria C10+C14+C16 en proporción 1:1:1 alimentada hasta saturación del lecho. La etapa de desorción se realizó con n-C5 al 30% en i-C8.