http://hdl.handle.net/10498/17666 Thu, 05 Nov 2026 16:24:07 GMT 2026-11-05T16:24:07Z http://hdl.handle.net/10498/40266 Estudio del pre-tratamiento hidrotérmico de polímeros para optimizar la impregnación supercrítica de compuestos farmoactivos y diseño de un reactor para dicho pre-tratamiento Cadenas Romero, María En la actualidad, la ingeniería de tejidos constituye una de las líneas de mayor proyección dentro de la biomedicina, orientada al desarrollo de soportes tridimensionales que permitan la regeneración de tejidos dañados. Entre estos soportes destacan los scaffolds poliméricos biodegradables, estructuras porosas que sirven de matriz temporal para la adhesión y proliferación celular y que, adicionalmente, pueden actuar como sistemas de liberación controlada de fármacos en el propio foco de la intervención quirúrgica. Frente a las técnicas convencionales de fabricación, que requieren el empleo de disolventes orgánicos residuales incompatibles con el uso biomédico, la tecnología de fluidos supercríticos permite generar la estructura porosa e impregnar el principio activo en una única etapa y en condiciones libres de residuos. El presente Trabajo de Fin de Grado, correspondiente a los grados de Ingeniería Química y Biotecnología, integra un estudio experimental de investigación y un proyecto de diseño basado en los resultados obtenidos en dicho estudio. El objetivo de la parte experimental es evaluar la influencia de una etapa de pretratamiento hidrotérmico, previa al espumado con dióxido de carbono supercrítico, sobre la porosidad y la carga de fármaco de estructuras poliméricas de policaprolactona y ácido poliláctico (PCL:PLA). El objetivo de la parte de ingeniería es el diseño de un reactor discontinuo que permita llevar a cabo dicho pretratamiento a escala industrial. Las muestras poliméricas se prepararon mediante solvent casting, empleando diclorometano como disolvente para disoluciones al 5 % p/v de cada polímero, y estudiándose las proporciones PCL:PLA de 75:25, 85:15 y 95:05. El pretratamiento hidrotérmico se realizó en un reactor discontinuo sin agitación de 1 L de capacidad, empleando nitrógeno como gas inerte. Se plantearon siete ensayos hidrotérmicos, en un rango de temperatura entre 100 y 150 ºC, un rango de presión entre 5 y 25 bar, y tiempos de reacción entre 10 y 30 minutos, para los cuales las condiciones de presión y temperatura variaron ligeramente de las planteadas. Las muestras tratadas se sometieron posteriormente a espumado e impregnación con ibuprofeno mediante dióxido de carbono supercrítico, caracterizándose por microscopía electrónica de barrido y determinándose su carga de principio activo. Los resultados obtenidos indican que el pretratamiento hidrotérmico no favoreció la porosidad final de las muestras, alcanzándose el valor máximo (37,5 %) en la muestra sometida únicamente a la etapa de espumado. No obstante, dentro de las condiciones hidrotérmicas ensayadas, tanto el incremento de temperatura como el de presión resultaron favorables, obteniéndose la mayor porosidad (19,6 %) y la distribución de tamaño de poro más adecuada para la aplicación prevista (97,8 % de los poros entre 10 y 100 µm) bajo condiciones de 147 ºC y 25,4 bar durante 10 minutos. La carga de ibuprofeno se situó entre 100,8 y 126,1 µg/mg sin mostrar dependencia con las condiciones del tratamiento hidrotérmico, concluyéndose que esta depende principalmente de las condiciones del proceso de espumado y de la proporción entre fases poliméricas. Asimismo, la presencia de estructuras esféricas embebidas en una matriz continua evidenció la separación de fases entre ambos polímeros, resultando el tratamiento hidrotérmico inadecuado para obtener muestras homogéneas de ambos polímeros. En consecuencia, se toman las condiciones de 150 ºC, 25 bar y un tiempo de operación de 30 minutos, como las condiciones de operación para el diseño del reactor que constituye la parte ingenieril del trabajo. El dimensionamiento del equipo parte de un estudio de la demanda del mercado nacional de intervenciones en el ámbito de traumatología, del que se deriva una capacidad de producción de 461 unidades poliméricas por ciclo y un volumen útil requerido de 33,19 L. El reactor diseñado es cilíndrico, de disposición vertical, con una capacidad total de 50,1 L y un diámetro interior de 319 mm. Está construido en acero inoxidable austenítico SA-240 316L, con un espesor de pared de 7 mm y fondos elipsoidales 2:1, habiéndose establecido unas condiciones de diseño de 30,08 bar y 250 ºC conforme al Código ASME BPVC Sección VIII, División 1. El cierre superior, desmontable para permitir la carga y limpieza del equipo, se realiza mediante dos bridas de cuello para soldar NPS 14 Clase 400 unidas por veinte espárragos, con junta espirometálica de grafito flexible. La protección frente a sobrepresión se confía a un disco de ruptura tarado a la presión de diseño. Para alcanzar la temperatura de operación, el equipo dispone de una manta calefactora eléctrica de 15 kW de potencia nominal dispuesta sobre la superficie cilíndrica, aislada mediante 80 mm de lana de roca, junto con un lazo de control por retroalimentación que regula la potencia suministrada en función de la temperatura interna medida. Fri, 18 Sep 2026 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/10498/40266 2026-09-18T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10498/37641 Diseño de un biorreactor de fermentación oscura para la generación de biohidrógeno a partir de desechos vinícolas Altamirano Román, Ana En un escenario global marcado por la necesidad de avanzar hacia modelos energéticos sostenibles y estrategias de gestión más responsable de los residuos industriales, la valorización de subproductos agroalimentarios se presenta como una línea prioritaria de investigación e innovación. Entre los sectores que generan residuos con alto potencial contaminante destaca la industria vinícola, especialmente en regiones como el Marco de Jerez, donde la elevada densidad de producción genera grandes volúmenes de desechos. Estas corrientes líquidas residuales, ricas en materia orgánica, suponen tanto un reto ambiental como una oportunidad de aprovechamiento energético. El presente Trabajo Fin de Grado se enmarca dentro de este contexto, y tiene como objetivo el diseño de un biorreactor de fermentación oscura para la obtención de biohidrógeno a partir de vinazas de vino, un subproducto altamente contaminante generado en la elaboración de vino. La fermentación oscura se postula como una tecnología biológica prometedora para la producción de hidrógeno renovable, ya que permite transformar materia orgánica en condiciones anaerobias, mediante una vía no fotobioquímica y gracias a la acción de bacterias específicas. Este proceso convierte residuos líquidos con alta carga orgánica en una corriente gaseosa rica en hidrógeno, reduciendo significativamente su impacto ambiental y ofreciendo una alternativa energética limpia. El hidrógeno, por su elevada capacidad energética y por no generar emisiones contaminantes durante su uso, ocupa un papel clave en la transición hacia un modelo energético basado en fuentes renovables. Frente a otros métodos más exigentes como la electrólisis o el reformado térmico, la fermentación oscura representa una vía más accesible y compatible con residuos agroindustriales de origen local, al margen de posibilitar su tratamiento y depuración, contribuyendo a resolver el problema derivado de su alta carga contaminante. El proyecto aborda el diseño y dimensionamiento mecánico del biorreactor, así como la selección y diseño de los sistemas auxiliares necesarios para su operación. Para ello, se ha llevado a cabo un análisis detallado de la composición de las vinazas, su potencial fermentativo, y las rutas metabólicas implicadas en la producción de hidrógeno, estableciendo además un modelo cinético basado en la ecuación de Gompertz modificada para predecir el comportamiento del sistema. La planta proyectada está diseñada para tratar un caudal de 150 m^3/día de vinazas, con una DQO inicial de 38,92 g/L, obteniendo una producción estimada de 40 m^3/día de biohidrógeno. El proceso tiene lugar en un reactor tipo tanque agitado continuo con una capacidad de 241 m^3, fabricado en acero inoxidable 316L, operando a presión atmosférica, 55 ºC y con un tiempo de retención hidráulica de 34 horas. Este Trabajo de Fin de Grado pretende demostrar la viabilidad técnica de una alternativa sostenible para la valorización de residuos vinícolas, contribuyendo al desarrollo de soluciones energéticas limpias y a una gestión ambiental más responsable dentro del sector agroindustrial. Mon, 01 Sep 2025 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/10498/37641 2025-09-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10498/33520 Diseño de un reactor para la producción de hidrógeno a partir de tallos de soja mediante gasificación en agua supercrítica Martínez Godino, Ignacio Este Trabajo Fin de Grado proyecta el diseño de un reactor para la producción de hidrógeno mediante la tecnología de gasificación en agua supercrítica (GASC), que permite la conversión de residuos como los tallos de soja, una biomasa lignocelulósica, en una corriente rica en gases combustibles de alto poder calorífico, siendo el hidrógeno el principal compuesto de interés. Este proceso, capaz de valorizar residuos, promueve la sostenibilidad al emplear carbono biogénico, contribuyendo a la mitigación de emisiones de gases de efecto invernadero. En un contexto de transición hacia fuentes de energía más limpias, el hidrógeno se presenta como un vector energético viable y limpio, una alternativa para un sistema energético sostenible alineado con los principios de economía circular y eficiencia energética. Sun, 01 Sep 2024 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/10498/33520 2024-09-01T00:00:00Z http://hdl.handle.net/10498/29810 Diseño de una planta desaladora de agua de mar por ósmosis inversa Gil Lapi, Sara Actualmente, existe una preocupación creciente debido al fenómeno de sequía, cuya intensidad y consecuencias se están incrementando en los últimos años, especialmente en 2022. La prolongada ausencia de lluvias y las altas temperaturas han forzado a varias comunidades autónomas en España a implantar restricciones en el consumo de agua, debido a que los embalses españoles se sitúan un 20% por debajo de la media en los últimos 10 años. Las islas Canarias se encaminan hacia su quinta sequía del siglo, teniendo actualmente una predicción del balance hídrico negativo para los próximos dos años, según la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET). Para hacer frente a la actual escasez de agua, las desaladoras de agua de mar se encuentran como la principal alternativa ante esta situación, produciendo alrededor de 5.000.000 m3 al día en España según la Asociación Española de Desalación y Reutilización (AEDYR). El objetivo del presente Trabajo Fin de Grado es diseñar una planta desaladora de agua de mar por ósmosis inversa localizada en la isla de La Palma. Dicha planta cuenta con dos líneas de producción con una conversión del 45% cada una, capaz de producir entre ambas 16.000 m3 de agua potable, que abastecerán a los municipios de Los Llanos de Aridane y Tazacorte, con una población total de 25.206 habitantes. Con el funcionamiento de una sola línea se abastecerá a los municipios en temporada baja, mientras que, en temporada alta, las dos líneas estarán activas. El agua potable producida en la planta deberá cumplir estrictamente las exigencias del Real Decreto 140/2003, de 7 de febrero, por el que se establecen los criterios de calidad del agua para consumo humano. El sistema de captación de agua de mar constará de 8 pozos verticales (+2 de reserva), con una bomba sumergible en cada uno que impulsará el agua de mar hasta el depósito intermedio. El pretratamiento físico consta de una filtración mediante filtros de arena, donde se instalarán 6 filtros (+2 de reserva) del fabricante POLTANK. Se procede a realizar una segunda filtración de seguridad para proteger las membranas de ósmosis inversa, instalando 10 filtros de cartuchos del fabricante HARMSCO con 200 cartuchos en el interior de cada uno. El pretratamiento químico consta de la adición de Hipoclorito Sódico, Ácido Sulfúrico, Cloruro Férrico, Bisulfito Sódico y un antiincrustante, que serán almacenados en depósitos de PRFV proporcionados por la empresa AIQSA. La unidad de ósmosis inversa trabaja con una conversión del 45% y está compuesta por 42 tubos de presión BEL-8-S-1200-RO y 294 membranas SWC4 MAX por cada línea de producción, ambos del fabricante HYDRANAUTICS. La bomba de alta presión trabaja a una presión de diseño de 69,8 bar, superando la presión osmótica del agua de alimentación. Se instalarán dos bombas de alta presión en la planta, una para cada línea de producción, cuyo fabricante es SULZER. Se diseña un sistema de limpieza para las membranas de ósmosis inversa, donde se dosificará un limpiador ácido “Genesol 37” y, posteriormente, el agua será filtrada por cuatro filtros de cartuchos, del fabricante HARMSCO. El agua para el lavado químico será impulsada por una bomba de la marca SULZER. El sistema de recuperación de energía está formado por 12 intercambiadores de presión PX-Q300 del fabricante HYDRANAUTICS, junto con una bomba Booster SULZER. Se recuperará un 79,9% de la energía empleada en el proceso. El agua producto se somete a un postratamiento que consiste en una dosificación de CO2 y su posterior paso por unos lechos de calcita, con flujo ascendente y una altura constante de 3 metros. Se instalarán 4 lechos de calcita para la totalidad de la planta. A continuación, se realizará una dosificación de Hipoclorito Sódico que actúa como desinfectante. Finalmente, una vez el agua producto cumple con los requisitos establecidos por la legislación vigente, es impulsada por una bomba trasvase, del fabricante SULZER, hasta el depósito de abastecimiento de los municipios. Thu, 01 Sep 2022 00:00:00 GMT http://hdl.handle.net/10498/29810 2022-09-01T00:00:00Z