APRÈN. Portal de la producció docent del professorat de la UPC

Parte 3 de la colección de vídeos docentes para la resolución de problemas de cálculo en circuitos eléctricos de corriente continua realizada por Oriol Boix en el marco de difusión de las actividades del Centre d'Innovació Tecnològica en Convertidors Estàtics i Accionaments (CITCEA). Audio en castellano

Parte 2 de la colección de vídeos docentes para la resolución de problemas de cálculo en circuitos eléctricos de corriente continua realizada por Oriol Boix en el marco de difusión de las actividades del Centre d'Innovació Tecnològica en Convertidors Estàtics i Accionaments (CITCEA). Audio en castellano

Parte 1 de la colección de vídeos docentes para la resolución de problemas de cálculo en circuitos eléctricos de corriente continua realizada por Oriol Boix en el marco de difusión de las actividades del Centre d'Innovació Tecnològica en Convertidors Estàtics i Accionaments (CITCEA). Audio en castellano

L'hidrogen, en un món on cada vegada s'utilitzen menys recursos amb contingut de carboni, es perfila com a actor principal en el marc energètic, i cada vegada serà més explotat com a al·limentació en les PEMFC (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell), on es requereix una purificació prèvia. L'oxidació de CO i l'oxidació preferencial de CO (CO-PrOx) sobre nanopartícules d'Au suportades en diferents morfologies de CeO2 (nanocubs, nanorods i nanopoliedres) ens serveixen de mètode de purificació d'H2 i com a estudi catalític per esbrinar quin paper desenvolupa el suport (CeO2), i la interacció d'aquest amb el metall (Au). La utilització de nanopartícules preformades d'Au asseguren una mateixa mida de partícula (5 nm amb HRTEM) i el mètode de deposició (impregnació) de les mateixes sobre el suport asseguren que hi hagi la mateixa quantitat d'Au en els catalitzadors Au/CeO2. Aquests dos punts permeten fer un estudi precís i complert de l'activitat catalítica. En els resultats es pot veure com els Au/CeO2-rods exhibeixen una eficiència catalítica molt més alta que els Au/CeO2-poli, i aquests més alta que els Au/CeO2-cubs, tant per l'oxidació de CO com per CO-PrOx. Les nanopartícules d'or interactuen més fortament amb els plans {110} que exposen la superfície dels CeO2-r (rods) que no pas amb les {111} i {100} que exposen els CeO2-p (poliedres) i CeO2-c (cubs), respectivament. Mitjançant XPS, es pot veure que en els Au/CeO2-r hi ha una major quantitat d'Au oxidat i Ce(III), mentre que en els Au/CeO2-c l'Au és totalment metàl·lic i la quantitat de Ce(III) és mínima, i en els Au/Ceo2-p trobem una situació intermitja. L'estudi indica que la naturalesa de les diferents morfologies en el CeO2 juga un paper molt important en la interacció entre l'Au i el suport i en la transferència electrònica de l'Au cap al Ce, cosa que influeix de manera determinant, per tant, en l'activitat catalítica.

La generación y acumulación de residuos radiactivos procedentes del combustible nuclear gastado que utilizan las centrales nucleares constituye un problema para el medio ambiente debido a su compleja manipulación y gestión. El mayor problema que presenta los residuos radioactivos es su imposibilidad de eliminación, en consecuencia la solución internacionalmente aceptada para su gestión es almacenar los residuos en formaciones geológicas profundas. La producción de energía eléctrica en las centrales nucleares se ha incrementado con los años y con esto la generación residuos de baja y alta actividad. El problema principal del almacenamiento de los residuos de alta actividad es la acumulación de sus isótopos radioactivos, los cuales son inestables y tienden a acumularse en los sistemas biológicos. El combustible nuclear gastado contiene diversos isótopos radiactivos con periodos de desintegración elevado. Entre los diferentes radioisótopos encontramos el 135Cs y el 137Cs que contribuyen en gran parte a la radiactividad del combustible nuclear gastado. Por otra parte, durante el almacenamiento del combustible nuclear gastado el óxido de uranio se oxida a U(VI), aumentando así la solubilidad del uranio en agua. Al alcanzar concentraciones de saturación, el uranio precipita formando fases sólidas secundarias. La fase precipitada depende de la composición del agua. Entre las diferentes fases observadas encontramos la uranofana, la cual precipita cuando el combustible nuclear gastado está en contacto con aguas subterráneas que contienen tanto calcio como silicio disuelto. Este proyecto se divide en dos fases: en la primera fase, se estudió el comportamiento de un sensor selectivo de cesio (I) mediante calibraciones para determinar sus características de respuesta y en una segunda parte se determina con este sensor la capacidad de adsorción del cesio (I) en uranofana usando dos medios diferentes.

Dins de la indústria química, el sector de les pintures i recobriments és un dels destins on va a parar el TiO2 en forma de nanopartícules a escala global. Aquest compost, un dels més utilitzats a les fàbriques de pintura és utilitzat com a matèria primera en la fabricació d‟aquestes aportant diferents propietats al producte. Són moltes les treballadores i treballadors exposades diàriament al TiO2, tant en la seva forma nanomètrica com estàndard i és degut, tant a l‟estat incipient de la regulació com a la poca informació toxicològica disponible entorn de les formes nano, que no existeix, avui dia, un bon coneixement, registre o control que garanteixi la seguretat del personal exposat. Davant de l‟escenari existent sorgeix la necessitat d‟identificar i conèixer quin tipus de TiO2 s‟utilitza a les fàbriques, així com quantificar l‟exposició dels treballadors davant d‟aquest, establir més tard un ordre de preferències respecte a quines activitats impliquen més riscos i, tot plegat, dibuixar una metodologia que faciliti la realització de la mateixa feina a altres fàbriques. El desenvolupament del procediment es basa, primer, en la realització d‟un treball de camp en una fàbrica de pintures on s‟identifiquen matèries primeres, activitats, productes finals i treballadors en contacte amb el TiO2. Aquest és seguit d‟un anàlisis quantitatiu de les dades productives i un anàlisis qualitatiu de les dades coyunturals que acompanyen a les primeres. Aquest segon, recolzat per l‟eina Stoffenmanager nano com a mètode d‟avaluació qualitativa per realitzar la jerarquització del risc. Finalment, després de realitzar la discussió adient, es proposen les mesures preventives apropiades fent ús de l‟eina CBnanotool com a mètode no sols d‟avauació qualitativa sino també d‟obtenció de mesures a aplicar.

En aquest treball s'ha descrit un laboratori d'assajos de productes sanitaris i aixetes, així com els tipus de productes que s'hi assagen, les normatives que es fan servir, els bancs d'assaig que el composen i la instal·lació hidràulica que en permet el funcionament. També s'han realitzat plànols actualitzats del laboratori i del seu circuit hidràulic així com s'han obtingut dades del consum d'aigua dels bancs d'assaig i les corresponents línies d'alimentació per a donar una visió global de la gestió de l'aigua dins el departament. S'ha estructurat el treball per a poder ser un document formatiu d'informació general sobre el funcionament del Laboratori per als estudiants en pràctiques que arribin al departament o per a futurs nous empleats amb el fi que es familiaritzin amb totes les parts implicades en el departament.

La consciencia medioambiental instalada en nuestra sociedad y que nos rodea en el día a día viene dada por el auge de accidentes de carácter ambiental durante los últimos años. A raíz de estos sucesos, se han desarrollado diferentes métodos de análisis certeros, eficaces, rápidos para la determinación de diversas sustancias peligrosas para nuestro entorno. El tratamiento de aguas residuales es un problema de actualidad que afecta a millones de personas en el mundo. La mayoría de técnicas de análisis de iones en disolución son a menudo de elevado coste económico, así como las técnicas de separación. En este proyecto se pretende estudiar e implementar un sensor selectivo a distintos iones en disolución. El sensor usado está basado en configuración flowcell, formado por una estructura de PVC y una placa sobre la cual se deposita el cóctel, dependiendo del ión a analizar. El objetivo es realizar un estudio sobre este tipo de configuración y encontrar un sensor efectivo en cuanto a la sensibilidad y el tiempo de vida. La metodología utilizada empieza con el calibrado de los distintos sensores y posteriormente la monitorización de estos utilizando un sistema SIA (Sequential Injection Analysis). Se pretende comprobar la implementación del sistema FlowCells en el prototipo, a la par que programar una preparación automática de patrones y comprobar su validez frente a un calibrado previo.

A día de hoy, la sociedad busca cada vez más, diferentes alternativas a la medicina a base de fármacos. El uso de plantas como remedio medicinal natural data de millones de años atrás. Son muchas las plantas cuyas partes o extractos son utilizadas para el tratamiento de ciertas afecciones o enfermedades tanto del hombre como de animales. En el presente proyecto se han estudiado los extractos de once plantas medicinales de América del Sur, tales como: Bixa orellana (BO), Caesalpinia spinosa (CS), Dracotium loretense (DL), Equisetum arvense L (EA), Maytenus macrocarpa (MM), Myrciaria dubia (MD), Phyllanthus niruri (PN), Physalis peruviana L (PP), Schinus molle (SM), Tabebuia impetignosa (TI), Uncaria tormentosa L (UT). No todas las partes de una planta, arbusto o árbol tienen las mismas propiedades y es por esto que en algún caso se ha trabajado con diferentes extractos de una misma planta. Estos extractos, en su origen fueron preparados como extractos etanólicos. En este PFC estos extractos fueron secados en baño María, luego fueron resuspendidos en una disolución de Cloroformo-Acetona (2:1, v/v), y posteriormente fueron filtrados y añadidos a la disolución de ácido poliláctico (PLA) al 8 %-w/v para su electrohilado o electrospinning. Finalmente, mediante el electrospinning aplicando parámetros operacionales optimizados (distancia, velocidad del flujo y voltaje) se obtuvieron matrices de nanofibras de PLA cargadas con extractos de plantas medicinales. Las nanofibras obtenidas fueron caracterizadas morfológicamente mediante el uso de técnicas microscópicas (como la microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido o SEM), y estructuralmente mediante espectrometría infrarroja (FTIR), difracción de Rayos-X, y análisis termogravimétrico (TGA). La liberación de los extractos cargados fue estudiada en función del tiempo y del medio de liberación (buffer fosfato salino o PBS, y PBS-EtOH, respectivamente) usando espectroscopia UV-Vis. Finalmente, la actividad biológica de los extractos cargados en las nanofibras fue estudiada mediante su actividad antimicrobiana contra bacterias Gram-negativas y Gram-positivas (tales como Escherichia coli y Staphylococcus aureus, respectivamente), y mediante la inhibición del crecimiento in-vitro de las líneas de células VERO, MCF-7, COS-1, MRC-5, PNT-2 y PC-3. Por último, se ha efectuado un estudio sobre la sostenibilidad ambiental, el impacto social y económico de este proyecto.

Es presenta un projecte consistent en modernitzar el sistema de control d'una línia de producció d'una empresa dedicada a la fabricació de peces de fosa. La línia es va instal•lar en la foneria l'any 1992. L'autòmat que es va implantar en aquell moment continua sent el que governa la major part de la màquina actualment. Posteriorment es van afegir estacions en la línia, cadascuna amb el seu propi autòmat i intercanviant senyals amb l'autòmat principal per mitjà de cablejat. Per tant, el resultat d'aquest procés és un sistema de control basat en un autòmat principal obsolet i amb certes parts de la màquina controlades per altres autòmats de diferents famílies i fabricants. El fet de que el sistema de control sigui antic representa un perjudici econòmic per a l'empresa, degut a la freqüència de les avaries dels seus components, i a que els recanvis són difícils d'aconseguir. Addicionalment, l'empresa planifica realitzar ampliacions i millores en la línia i les limitacions de l'antic sistema de control dificulten la implementació d'aquestes modificacions. En el present projecte es pretén migrar aquest sistema de control (autòmats i panell d'operador) cap a un nou sistema modern, capaç d'assumir el control de la màquina de manera equivalent a l'actual, però oferint totes les prestacions que incorporen els nous equips. En una primera part es fa un estudi de les estacions que conformen la línia i de les principals maniobres que aquestes realitzen. També s'estudia el sistema de control existent, descrivint les característiques dels components que el conformen i determinant la funció de cadascun d'ells. Més endavant es passa a analitzar els diferents programes de control dels autòmats i les interfícies home-màquina. Es mostra l'estructura d'aquests programes i s'identifica la lògica de control de les parts de la línia que s'han descrit anteriorment. A partir d'aquesta anàlisi, s'elabora una part de disseny, on es seleccionen els nous equips i components i es descriu com es realitza la seva integració per formar el nou sistema de control. En aquesta part es detalla com s'elabora el nou programa de control. El resultat final és un nou sistema de control per a la línia que respecta les especificacions i pautes de disseny que imposa l'empresa i que integra la maniobra de totes les parts de la línia en un sòl autòmat. Addicionalment, el disseny és fàcilment implementable en la línia, ja que es conserva la major part del cablejat actual. Això permet dur a terme la posada en servei del nou sistema durant els pocs dies de parada productiva que té la línia.

Durante las últimas décadas, el auge en los campos de la tecnología y la computación, ha permitido al ser humano simplificar y acelerar muchas de las tareas llevadas a cabo, automatizando los procesos que las componen. Hoy en día, y cada vez más, el mundo de las aplicaciones está a la orden del día, y la informática es un campo con el que nos relacionamos constantemente y a diario, de manera consciente o inconsciente. En la actualidad, existen aplicaciones para prácticamente cualquier cosa, independientemente de la plataforma en dónde las usemos (ordenadores, smartphones, tabletas, televisores...). Es por este motivo, que en un afán de comprender el funcionamiento y el lenguaje de las computadoras mediante la programación, en este proyecto se emprende largo camino con el fin de poder aplicar los conocimientos de informática aprendidos durante su elaboración, para crear los cimientos de un programa que facilite el análisis en estudios relacionados con el fenómeno físicoquímico de la adsorción. En este proyecto se ha desarrollado una aplicación compatible con Windows utilizando el lenguaje de programación Python, a fin de analizar los resultados de ensayos experimentales de adsorción. En la primera parte del trabajo, se exponen las bases teóricas en que se fundamenta el fenómeno de la adsorción, así como los modelos más representativos que describen la naturaleza de estas reacciones. En segundo lugar, se introduce también a la programación mediante Python, describiendo los métodos y ventajas que ofrece este lenguaje de programación. Tras presentar la parte teórica del trabajo y aplicando los conceptos adquiridos, se procede con una exposición detallada del proceso de elaboración del programa. También se presentan los manuales y tutoriales correspondientes para su uso e instalación, además de proponer las principales vías de mejora para continuar con su desarrollo. El programa creado se aplicará, finalmente, a resultados de ensayos de adsorción en sistemas químicos reales.

En aquest projecte de final de carrera s'ha desenvolupat un model matemàtic que prediu el comportament del procés d'electrodiàlisi amb membranes bipolars (EDMB) per a la producció d'àcids i bases fortes, per a poder estudiar l'evolució del sistema en diferents condicions sense necessitat de dur a terme els experiments, estalviant així temps i diners. Per obtenir el model s'ha estudiat l'estat de l'art de la modelització matemàtica d'aquesta tecnologia i també s'han estudiat els resultats obtinguts de l'experimentació en el laboratori. Basant-se en models teòrics que estudien el transport dels ions a través de les membranes de bescanvi iònic es plantegen equacions per calcular els fluxos de ions en el procés d'EDMB i s'implementa a MATLAB. Per ajustar el model a les dades experimentals, es busquen els valors apropiats per alguns dels paràmetres que apareixen en les equacions comparant els valors de la simulació amb els experimentals, trobant els valors òptims d'aquest paràmetres. Ja ajustats els valors dels paràmetres, s'executen les simulacions i es comparen els resultats obtinguts d'aquestes amb els valors experimentals obtinguts al laboratori per validar el model utilitzat. Un cop validat i acceptat el model, es poden dur a terme simulacions per a obtenir les condicions òptimes de treball del procés EDMB del laboratori. En aquest projecte s'ha tractat l'efecte que les variables temperatura i intensitat tenen en el procés d'EDMB segons el model utilitzat. També s'ha comprovat la validesa del model per experiments amb característiques diferents als experiments per als quals s'havia desenvolupat prioritàriament el model. El cost del projecte es va quantificar tenint en compte les hores de treball invertides en el projecte i el material utilitzat.

L'empresa XYZ Pharma es dedica a la fabricació de productes farmacèutics per a humans. La seva planta de fabricació està situada al Vallès Occidental i compta actualment amb 7 línies de fabricació d'ampolles injectables, 1 línia de fabricació de xarops i 1 línia de fabricació de càpsules. El volum de fabricació anual durant el 2015 ha estat d'aproximadament 500 milions d'unitats entre les 3 formes farmacèutiques, xifra que no ocupa però la totalitat de la capacitat productiva de la planta. D'acord als anàlisis realitzats per la companyia per als propers 5 anys, existeix una previsió d'augment global de la demanda dels seus productes. En conseqüència l'empresa ha iniciat diversos projectes per adaptar-se a aquesta previsió i poder cobrir les demandes futures. Un d'aquest projectes, que es presenta a continuació, està relacionat amb l'impacte que tindrà l'augment de la producció en el volum de matèries primeres necessàries per la fabricació. En particular, el projecte es centra en la optimització dels recursos destinats a l'anàlisi inicial d'aquestes matèries prèviament a la seva autorització per a l'ús en producció.

El estudio de una cadena de suministro abarca desde el diseño de esta misma hasta la organización de pedidos y entradas de material. Sin embargo en este proyecto tratamos la optimización de la fabricación y la previsión de stock necesario de un grupo de compañías. Este tipo de investigaciones son objeto de un gran interés en el mundo empresarial, por motivos tanto económicos como sociales. En este proyecto se ofrecen las explicaciones pertinentes para resolver un problema de optimización de una cadena de suministro basada en la fabricación de latas de aluminio. Dicha cadena de suministro está formada, principalmente, por una compañía que posee varias fábricas localizadas en diversos puntos de Alemania que producen distintos tipos de productos que finalmente son enviados a centros de distribución (propiedad de la misma compañía) para venderle a sus clientes aquellos productos que deseen comprar. Tanto clientes como proveedores no forman parte de la misma empresa ni de la compañía que es propietaria de las fábricas y por ello compiten entre sí para poder conseguir vender o comprar sus productos o materias primas. La cadena de suministro objeto de este estudio es de tipo closed-loop, lo que implica que hay un flujo de materia en sentido inverso al flujo principal, descrito anteriormente. Este flujo es generado por un sistema de reciclaje basado en una empresa capaz de convertir los defectos de fabricación de las envasadoras de refrescos en materia prima para las fábricas de latas. Esta empresa de reciclaje pose varios centros que recogen los residuos reciclables derivados de la producción de los productos finales y los convierten en materia prima para el proceso de fabricación. Las relaciones o negociaciones entre la empresa fabricante y sus posibles proveedores y clientes se pueden modelar o definir a partir de la teoría de juego de Stakelberg. Dicha teoría describe la existencia de una empresa líder que intenta mejorar el precio de compra y venta de su materia prima y productos con el fin de aumentar sus propios beneficios, siempre y cuando cuente con el beneplácito del resto de los miembros de la cadena de suministro. La competencia entre los posibles clientes que pueden comprar los productos de los fabricantes y los proveedores que desean venderles materia prima se resuelve mediante la teoría del equilibrio generalizado de Nash. Esta teoría prevé que en el equilibrio del problema de optimización de la cadena de suministro ningún miembro de ésta tendrá mayores beneficios si intenta forzar un cambio en el precio de sus productos. Por último, en este proyecto se incluye la existencia de un mercado exterior para proveedores y clientes del líder. Este mercado está formado por la cartera de clientes y proveedores de los miembros anteriormente mencionados que terminan compitiendo con el líder objeto principal de este estudio. Se confiere a la empresa líder, la capacidad de convencer a un proveedor o a un cliente para que le venda o le compre respectivamente sus productos a igualdad de condiciones con sus competidores.

En aquest projecte s'estudia la precipitació físico-química com el sistema de purificació primària adequat per a salmorres de rebuig de la planta dessalinitzadora del Prat de Llobregat, amb l'objectiu de ser utilitzades en la indústria clor-àlcali. Actualment, les salmorres de rebuig de la planta dessalinitzadora son enviades directament al mar, però l'alt contingut en sal sòdica i la proximitat a la planta de producció de clor que el Grup Químic i Farmacèutic Solvay té a Martorell, les fan idònies per a l'estudi que aquest grup, dins del projecte Sostaqua, està realitzant sobre l'ús de diferents salmorres de rebuig com a matèria prima en la fabricació de clor. La fabricació de clor a la planta de Martorell, es du a terme amb un procés d'electròlisi en cel·les de mercuri, que seran substituïdes en els propers anys per cel·les de membrana (UE-M). Les cel·les electrolítiques de membrana són, en general, més restrictives pel que fa a la composició de les salmorres utilitzades i, per tant, és necessari avaluar i validar un nou sistema de purificació de les salmorres i incloure en el procés previ a l'electròlisi una etapa de concentració de les salmorres. El sistema de purificació primària que s'avalua és la precipitació físico-química, fenomen provocat per un conjunt de reaccions en les que ha sigut necessari identificar el rang de concentracions dels reactius a utilitzar. Basant-nos en el procés per a la fabricació de clor, s'ha decidit estudiar també la influència de la temperatura en les reaccions de precipitació. L'estudi de la precipitació físico-química es realitza amb una etapa experimental i amb una etapa de simulació . En el primer cas, es du a terme l'experimentació a escala de laboratori, on s'analitza la ruta de tractament, la tecnologia necessària i l'optimització del mètode escollit. De manera paral·lela a l'experimentació, s'ha dut a terme la modelització dels processos de precipitació físico-química utilitzant el codi numèric PHREEQC, i per tal d'incloure l'efecte de la temperatura en els processos de precipitació simulats, s'utilitza el programa d'extrapolació termodinàmica HSC. Finalment els resultats teòrics i experimentals obtinguts, es tracten i avaluen, per tal de determinar que la precipitació físico-química és un bon sistema de purificació primària per a la salmorra estudiada. Però els nivells de purificació assolits no compleixen les especificacions de l'electròlisi en cel·les de membrana, de manera que es recomana l'estudi d'un sistema de purificació secundària.