Colorimetría y tinción en la estratificación de la cerámica dental

Tesina que describe y ejemplifica las técnicas de estratificación y colorimetría en porcelanas dentales.Actualmente la estética en Odontología continua a la vanguardia, buscando constantes mejoras y cobrando cada vez mayor importancia, sin embargo, a pesar de los diversos sistemas y métodos que se han implementado en la elaboración de restauraciones estéticas, la búsqueda de un resultado natural en las prótesis no ha desistido, por el contrario, es cada vez mayor. Es por eso que en esta investigación se profundizó en aquello que engloba un resultado estético y natural en la cerámica dental. Comenzando por entender que es el “lenguaje del color”, así como los aspectos de la medición del color, la cocción de la cerámica dental, y los distintos materiales y técnicas para la confección de la misma. Cada uno de estos aspectos y en conjunto, permiten confeccionar una prótesis, en este caso, la estratificación de la cerámica dental mediante el análisis adecuado para lograr un verdadero efecto de naturalidad y exactitud en la colorimetría y estructura dental, teniendo presente que para ello hemos de mantenernos al día en lo que respecta, a fin de ir de la mano con los nuevos materiales y técnicas, llegando así a nuestro objetivo, lograr la mayor naturalidad posible en estética dental a la disposición de todos

New functional inorganic materials for the prevention of pollution in heritage and urban habitat

Actualmente, en la Sociedad surgen dos preocupaciones principales respecto a la conservación del patrimonio y hábitat urbano: i) prevenir el deterioro de este para que siga ejerciendo la funcionalidad para el que fue creado y ii) asegurar su correcta y sana habitabilidad. En este contexto, la presente tesis doctoral se ha centrado en dos puntos interrelacionados: i) Por un lado, se han investigado aditivos con propiedades biocidas mejoradas que puedan ser usados en morteros de restauración. Dichos aditivos otorgan al mortero con propiedades biocidas para hacer frente a la contaminación microbiana que afecta a los materiales de construcción utilizados en el patrimonio urbano. Los aditivos fueron preparados mediante el proceso de adsorción de Carbendazima (CBZ), un fungicida que presenta adecuadas propiedades (bajo coste, baja solubilidad en agua) para la aplicación deseada. Se desarrollaron estudios de adsorción de CBZ sobre compuestos tipo arcilla disponibles comercialmente (arcilla natural sin modificar: SWy-1; organo-arcillas: Cloisite® 10 y Cloisite® 20) con el objeto de disminuir la lixiviación de CBZ y mejorar su dispersión en la matriz de la arcilla. Las arcillas fueron seleccionadas como soportes inorgánicos debido a su bajo coste y buenas propiedades de adsorción. Los complejos de adsorción de arcilla-CBZ preparados fueron caracterizados y se evaluaron sus propiedades antimicrobianas frente a dos tipos de microorganismos que se encuentran comúnmente en los materiales pétreos (alga y hongo). Para la preparación del mortero antimicrobiano (en base cal) se utilizó el complejo de adsorción Cloisite® 20-CBZ, que mostró la mejor actividad antimicrobiana. Las propiedades antimicrobianas del mortero con este aditivo también fueron evaluadas y comparadas con el mortero con CBZ como aditivo. Además, las muestras de mortero se sometieron a una prueba de lixiviación estandarizada para comprobar la eficacia de la actividad antimicrobiana a largo plazo. Después de las pruebas de lixiviación, la acción antimicrobiana del mortero que contenía CBZ fue menor en comparación con Cloisite® 20-CBZ, mostrando un buen efecto antimicrobiano y una lixiviación de CBZ un 20% menor. Esta investigación se aborda en el apartado 3.1., correspondiente a la publicación “Carbendazim-clay complexes for its potential use as antimicrobial additives in mortars”. ii) Por otro lado, se ha investigado una serie de compuestos inorgánicos con propiedades fotocatalíticas mejoradas, para su aplicación en la eliminación de los gases NOx (NOx = NO + NO2) presentes en el hábitat urbano (proceso De-NOx). Estos gases provocan graves efectos negativos en la salud, medio ambiente y en los materiales del patrimonio urbano. Los fotocatalizadores son capaces de oxidar esos gases nocivos a compuestos benignos (nitratos y nitritos) empleando luz solar, oxígeno y agua atmosféricos, a temperatura ambiente. La síntesis de los compuestos estudiados ha implicado métodos muy sencillos, sin el empleo de compuestos tóxicos o de coste elevado, y con los que se obtienen relativamente grandes cantidades de muestra. Estos factores han sido considerados importantes teniendo en mente un potencial escalado industrial, sin provocar gran impacto ambiental. En un primer trabajo, se prepararon fotocatalizadores de ZnO nano-particulado dispersados sobre una matriz inorgánica de SiO2 amorfo (ZnO@SiO2). La síntesis se realizó empleando un residuo agroindustrial muy abundante, la cáscara del arroz, e implicó un método simple de mezclado de precursores y una calcinación convencional a una temperatura relativamente baja (600 oC). Las nanopartículas de ZnO (70–180 nm) crecieron agregadas en esferas y bien dispersas, cubriendo el esqueleto de SiO2 procedente de la cáscara del arroz. En comparación con el ZnO y el TiO2-P25, las muestras de ZnO@SiO2 presentaron valores altos de eliminación De-NOx (70 %) y una excelente selectividad (> 90 %), esta última relacionada con la sensibilidad del óxido de zinc hacia la adsorción del gas NO2. Esta investigación se aborda en el apartado 3.2., correspondiente a la publicación “ZnO on rice husk: A sustainable photocatalyst for urban air purification”. En el siguiente trabajo, se prepararon fotocatalizadores De-NOx basados en los Hidróxidos Dobles Laminares (LDHs), mediante el método de coprecipitación, a temperatura ambiente. Los cationes metálicos que constituyeron las láminas de hidróxido fueron Zn2+, Al3+ y Fe3+, mientras que el anión interlaminar fue el carbonato. Se estudió el efecto de la sustitución progresiva de Al3+ por Fe3+ en la red estructural del LDH. La mayor presencia de iones Fe3+ originó cambios en la estructura, morfología y propiedades ópticas de los LDH. Los fotocatalizadores preparados presentaron mayores valores de área de superficie específica y una mejorada absorción de luz visible. Los resultados mostraron altos valores De-NOx (56 %) y de selectividad (93 %) para las muestras que contenían hierro, debido a una disminución de la recombinación e-/h+, la mayor generación de especies reactivas de oxígeno, así como la mayor capacidad de adsorción de NO2. Esta investigación se aborda en el apartado 3.3., correspondiente a la publicación “Effects of Fe3+ substitution on Zn-Al layered double hydroxides for enhanced NO photochemical abatement”. Finalmente, se sintetizaron LDHs utilizando el método AMOST (Aqueous Miscible Organic Solvent Treatment), para su aplicación como fotocatalizadores De-NOx. El método de síntesis fue llevado a cabo mediante una sencilla coprecipitación, a temperatura ambiente, con un posterior tratamiento (AMOST) consistente en un lavado y re-dispersión en etanol para obtener las denominadas AMO-LDHs. Los cationes metálicos constituyentes de las láminas fueron Ni2+ y Ti4+, mientras que el anión interlaminar fue el carbonato. Se estudiaron varios factores que podrían afectar al procedimiento AMOST: el tiempo de redispersión en etanol, la temperatura durante la re-dispersión y la relación entre los cationes metálicos que forman las láminas. Los compuestos AMO-LDH sintetizados alcanzaron valores de área de superficie específica de hasta 492 m2 g-1 y volúmenes de poros de 1,37 cm3 g-1, valores sin precedentes para estos compuestos. El rendimiento De-NOx de los compuestos AMO-LDH fue elevado, superando al LDH convencional y al TiO2 P25 en un 40 % y en un 17% respectivamente. Se observó que el elevado valor de área de superficie específica y el volumen de poro jugaban un papel significativo en la adsorción de los intermedios NO2 y N2O4. Además, el carácter 2D de las AMO-LDH contribuyó a una mejora en la producción de especies reactivas de oxígeno y a una reducción de la recombinación de los portadores de carga. Parte de esta investigación se ha realizado en el grupo del Prof. Dermot O’Hare, University of Oxford, y se aborda en el apartado 3.4., correspondiente a la publicación “Aqueous miscible organic solvent treated NiTi layered double hydroxide De-NOx photocatalysts”.Today, society has two main issues with regard to the conservation of heritage buildings and urban habitat: i) preventing its deterioration so that it continues to exercise the functionality for which it was created and ii) ensuring its correct and healthy habitability. In this context, this doctoral thesis has focused on two interrelated points: i) Firstly, additives with improved biocidal properties that can be used in restoration mortars have been investigated. These additives give mortar biocidal properties to deal with microbial contamination that affects construction materials used in urban heritage. The additives were prepared through the adsorption process of Carbendazim (CBZ), a fungicide that has adequate properties (low cost and low solubility in water) for the desired application. CBZ adsorption studies were carried out on commercially available clay-type compounds (unmodified natural clay: SWy-1; organo-clays: Cloisite® 10 and Cloisite® 20) in order to decrease the leaching of CBZ and improve its dispersion in the clay matrix. Clays were selected as inorganic supports due to their low cost and good adsorption properties. The clay-CBZ adsorption complexes prepared were characterized and their antimicrobial properties were evaluated against two types of microorganisms commonly found in stone materials (algae and fungus). For the preparation of the antimicrobial mortar (based on lime), the adsorption complex Cloisite® 20-CBZ was used, which showed the best antimicrobial activity. The antimicrobial properties of the mortar with this additive were also evaluated and compared with the mortar with unmodified CBZ as an additive. In addition, the mortar samples were subjected to a standardized leaching test to verify the efficacy of long-term antimicrobial activity. After the leaching tests, the antimicrobial action of the mortar containing CBZ was lower compared to Cloisite® 20-CBZ, showing good antimicrobial effect and 20% lower CBZ leaching. This research is addressed in section 3.1., Corresponding to the publication “Carbendazim-clay complexes for its potential use as antimicrobial additives in mortars”. ii) Secondly, a series of inorganic compounds with superior photocatalytic properties have been investigated, for their application in the elimination of NOx gases (NOx = NO + NO2) existing in the urban atmosphere (De-NOx process). These gases cause serious negative effects on health, the environment and the materials of urban heritage sites. Photocatalysts are capable of oxidizing these harmful gases to benign compounds (nitrates and nitrites) at room temperature using sunlight, atmospheric oxygen and water. The synthesis of the compounds studied involves the use of very simple methods, without the use of toxic or expensive compounds, and with which relatively large amounts of sample are obtained. These factors have been considered important with respect to a potential industrial scale production, without causing great environmental impact. In initial work, nano-particulate ZnO photocatalysts dispersed on an inorganic matrix of amorphous SiO2 (ZnO@SiO2) were prepared. The synthesis was carried out using a very abundant agro-industrial residue, rice husk, and involved a simple method of mixing the precursors and a conventional calcination at a relatively low temperature (600 °C). The ZnO nanoparticles (70-180 nm) grew aggregated in spheres and were well dispersed, covering the SiO2 skeleton derived from the rice husk. Compared to ZnO and TiO2-P25, the ZnO@SiO2 samples presented high De-NOx removal values (70%) and excellent selectivity (> 90%), the latter related to the sensitivity of zinc oxide towards NO2 gas adsorption. This research is addressed in section 3.2., corresponding to the publication “ZnO on rice husk: A sustainable photocatalyst for urban air purification”. In the subsequent work, De-NOx photocatalysts based on Layered Double Hydroxides (LDHs) were prepared, by the coprecipitation method, at room temperature. The metal cations that constituted the hydroxide sheets were Zn2+, Al3+ and Fe3+, while the interlaminar anion was carbonate. The effect of the progressive substitution of Al3+ by Fe3+ in the structural network of LDH was studied. The greater presence of Fe3+ ions caused changes in the structure, morphology and optical properties of LDH. The photocatalysts prepared showed higher values of specific surface area and an improved absorption of visible light. The results showed high De-NOx (56%) and selectivity (93%) values for the samples containing iron, due to a decrease in electro/hole recombination, the increased generation of reactive oxygen species, as well as a higher NO2 adsorption capacity. This research is addressed in section 3.3., corresponding to the publication “Effects of Fe3+ substitution on Zn-Al layered double hydroxides for enhanced NO photochemical abatement”. Finally, LDHs were synthesized using the AMOST (Aqueous Miscible Organic Solvent Treatment) method, for their application as De-NOx photocatalysts. The synthesis method was carried out by means of a simple co-precipitation, at room temperature, with a subsequent (AMOST) treatment consisting of washing and re-dispersion in ethanol to obtain the so-called AMO-LDHs. The constituent metal cations of the hydroxide sheets were Ni2+ and Ti4+, while the interlaminar anion was carbonate. Several factors that could affect the AMOST procedure were studied: the redispersion time in ethanol, the temperature during re-dispersion and the ratio between the metal cations that form the sheets. The synthesized AMO-LDH compounds reached specific surface area values of up to 492 m2 g-1 and pore volumes of 1.37 cm3 g-1, unprecedented values for these compounds. The De-NOx yield of AMO-LDH compounds was high, surpassing conventional LDH and TiO2 P25 by 40% and 17% respectively. The high specific surface area and pore volume were found to play a significant role in the adsorption of intermediates NO2 and N2O4. Furthermore, the 2D character of AMO-LDH contributed to an improvement in the production of reactive oxygen species and a reduction in charge carrier recombination. Part of this research has been carried out in the group of Prof. Dermot O'Hare, University of Oxford, and is addressed in section 3.4., Corresponding to the publication “Aqueous miscible organic solvent treated NiTi layered double hydroxide De-NOx photocatalysts”

Evaluación del comportamiento del aluminio en suelos de sistemas lacustres y valles periglaciares de las microcuencas de Atillo y Ozogoche

El presente estudio avalado por el GIDAC, evalúa el comportamiento del aluminio intercambiable (Al+3) en los suelos de sistemas lacustres y valles periglaciares de las microcuencas de Atillo y Ozogoche (Chimborazo). Se analizaron 100 muestras de suelo por Espectroscopia de Absorción Atómica (E. A. A.), empleando el equipo Thermo Fisher Scientific con lámpara de cátodo hueco de aluminio (Al) y con llama de óxido nitroso-acetileno. Se desarrolla el bioensayo toxicológico (por triplicado) utilizando el biomarcador Lactuca sativa L., donde se evalúa su comportamiento bajo diferentes concentraciones de aluminio. Además, se realiza un análisis del coeficiente de correlación entre la concentración de Al+3 y los factores: humedad, pH, materia orgánica (MO), carbono orgánico (CO), conductividad eléctrica (CE) y capacidad de intercambio catiónico (CIC). Finalmente se aplica y se valora la fórmula del índice de geo-acumulación y el factor de enriquecimiento, para conocer el valor y la fuente de contaminación por Al+3 en estos suelos. La concentración promedio de Al+3 es de 1.74 ppm; donde se reconocieron tres cuartiles: Q1=0.39, Q2=1 y Q3=1.84, los cuales permitieron identificar la distribución de este elemento en la zona de estudio. El bioensayo toxicológico determina el IG mínimo y máximo del biomarcador Lactuca sativa L., en 0. 33 y 88.54 %, respectivamente; y la dosis letal media (DL50) en 20,42 ppm. De manera general la concentración de Al+3 en esta zona es baja con respecto a otros suelos de similares características, con un grado de variabilidad elevado, debido a las características propias del sector. Sin embargo, también encontramos zonas que presentan elevadas concentraciones con respecto al comportamiento general del Al+3 en estas microcuencas; por lo que se recomienda realizar estudios en las zonas donde se encontraron estos valores anómalos, para identificar los factores que ocasionan este comportamiento.The current research, authorized by the GIDAC, evaluates the behavior of interchangeable aluminum (Al+3) in the soils of lake systems as well as periglacial valleys of Atillo and Ozogoche micro-basins located in Chimborazo. One hundred soil samples were analyzed through Atomic Absorption Spectroscopy (A.A.S.), using the aluminum (AI) hollow-cathode lamp - Thermo Fisher Scientific equipment with a nitrous oxide-acetylene flame. The toxicological bioassay is carried out in triplicate using the Lactuca sativa L. biomarker, which evaluates its behavior at different aluminum concentrations. In addition, an analysis on the coefficient correlation between the concentration of Al+3 and the humidity, pH, organic matter (OM), organic carbon (CO), electrical conductivity (EC) and cation exchange capacity (CEC) factors is carried out. Finally, the geo- accumulation index formula and the enrichment factor are applied and assessed to know the value and contamination source of Al+3 in these soils. The Al+3 average concentration is 1.74 ppm; where three quartiles were identified: Q1=0.39, Q2=1 and Q3=1.84, these allowed to identify the distribution of this element in the study area. The toxicological bioassay determines the minimum and maximum GI of Lactuca sativa L. biomarker (0. 33 and 88.54%, respectively); and the median lethal dose (LD50) at 20.42 ppm. The concentration of Al+3 in this area is generally low compared to other soils with similar characteristics and with a high degree of variability due to the characteristics of the area. However, some areas with high concentrations regarding the general behavior of Al+3 were found in these micro-basins; so, it is recommended to carry out studies in the areas where these anomalous values were found in order to identify the factors that cause this behavior

Recubrimientos protectores para incrementar la vida en servicio de materiales que operan en condiciones extremas

Esta Tesis Doctoral se titula “Recubrimientos protectores para incrementar la vida en servicio de materiales que operen en condiciones extremas”. En ella se ha explorado la posibilidad de utilizar recubrimientos duros de nitruros de metales de transición para proteger componentes de acero de turbinas de vapor ultrasupercríticas. Así, se aborda la mejora de la eficiencia energética de las centrales termoeléctricas, desde el punto de vista de la Ciencia de los Materiales y de la Ingeniería Metalúrgica. Mediante el aumento de 30ºC y de hasta 7.5 MPa respecto a las centrales ultrasupercríticas más eficientes actualmente instaladas, que trabajan a 620ºC y 30 MPa, se logran obtener rendimientos superiores al 50%. De esta forma se contribuye a mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero, responsables del calentamiento global y del cambio climático, en un 25%..

Inorganic nanofillers prepared from LDHS to obtain polymer matrix nanocomposites. Determination of the impact of the preparation method on their properties

[ES] El presente trabajo de investigación se ha centrado en la obtención de nanorrellenos inorgánicos a partir de Hidróxidos Dobles Laminares (LDHs) que puedan ser de utilidad en la preparación de composites y nanocomposites de matriz polimérica modificando sus propiedades. Las propiedades de este tipo de nanorrellenos están estrechamente ligadas a las condiciones empleadas durante su síntesis; así, parámetros como el pH, medio de reacción, temperatura de síntesis e historial térmico, relación molar de cationes, velocidad de precipitación, etc., repercuten en las propiedades físicas y de superficie de los sólidos finales. En el presente trabajo se ha llevado a cabo la síntesis de LDHs de Zn y Al en relaciones molares 2:1 y 3:1 mediante el método de coprecipitación empleando aminas de carácter básico más débil que las clásicamente utilizadas. Concretamente, se han empleado aminas con diferente grado de sustitución y longitud de cadena, como agentes precipitantes empleando una metodología de síntesis más sencilla que la empleada en la hidrolisis de la urea. Los sólidos resultantes se han caracterizado atendiendo a sus propiedades morfológicas y estructurales y se ha estudiado su viabilidad para ser utilizados como nanorrellenos en nanocomposites de matriz polimérica. Los nanocomposites se han preparado utilizando polipropileno como matriz polimérica, dispersando LDHs de Zn y Al sintetizados en diferentes condiciones. Finalmente, se estudió la repercusión que supone el uso de estos solidos a modo de nanorrellenos sobre la estabilidad térmica y las propiedades mecánicas de los nanocomposites resultantes. La metodología de síntesis empleando aminas como agentes de precipitación se extendió a la preparación de LDHs de Ni y Al que resultan de gran interés como precursores de catalizadores en la reacción de Sabatier de hidrogenación de CO2 para obtener metano. La síntesis de este tipo de sólidos se llevó a cabo utilizando dimetilamina como agente precipitante, ya que no se observó con esta amina la formación de compuestos de coordinación con el Ni(II) y, además, resultó ser la amina con la que los sólidos de Zn y Al ofrecían las mejores propiedades, en cuanto a grado de cristalinidad y distribución de tamaño de partículas. El estudio de la actividad catalítica de este tipo de solidos se amplió con la síntesis de los catalizadores promovidos por cationes de elementos de tierras raras, como Ce y La. La efectividad de los catalizadores resultantes de Ni-Al2O3, Ni-Ce2O3-Al2O3 y Ni-La2O3-Al2O3 se estudió en la producción de CH4, atendiendo tanto a la conversión como a la selectividad frente a la formación de productos secundarios. El test catalítico se realizó entre 200 y 400 ºC, observándose que a 275 ºC se lograba una conversión superior al 60% y que se mantenía hasta 400 ºC, con una selectividad del 95% en la producción de metano. [EN] The present research work has focused on obtaining inorganic nanofillers from Layered Double Hydroxides (LDHs) that can be useful in the preparation of polymer matrix composites and nanocomposites with modified properties. The properties of this type of nanofillers are closely linked to their synthesis conditions; so, parameters such as pH, reaction medium, molar ratio of cations, precipitation rate, synthesis temperature and hydrothermal treatments, etc., have an important impact on the physical and surface properties of the final solids. Thus, in the present work, the synthesis of Zn,Al LDHs with molar ratios 2:1 and 3:1 has been carried out by the coprecipitation method using amines, which are softer bases than the classically used bases. Specifically, amines with different substitution degree and chain length have been used as precipitating agents using a simpler synthesis methodology than the hydrolysis of urea. The resulting solids have been characterised in terms of their morphological and structural properties and their feasibility for use as nanofillers in polymer matrix nanocomposites has been studied. Thus, nanocomposites have been prepared using polypropylene as polymeric matrix, dispersing Zn,Al LDHs synthesised under different conditions. Finally, the impact of the use of these solids as nanofillers on the thermal stability and mechanical properties of the resulting nanocomposites was studied. On the other hand, the synthesis methodology using amines as precipitating agents was extended to the preparation of Ni,Al LDHs which are of great interest as catalyst precursors in the Sabatier reaction of CO2 hydrogenation to obtain methane. The synthesis of this type of solids was carried out using dimethylamine as precipitating agent, since the formation of coordination compounds with Ni(II) was not observed and, in addition, it turned out to be the amine with which the Zn,Al LDHs offered the best properties, in terms of crystallinity degree and particle size distribution. The study of the catalytic activity of this type of solids was extended with the synthesis of catalysts promoted by cations of rare earth elements, such as Ce and La. Thus, the effectiveness of the resulting Ni-Al2O3, Ni-Ce2O3-Al2O3 and Ni-La2O3-Al2O3-Al2O3 catalysts was studied in the production of CH4, taking into account both the conversion and the selectivity towards secondary products. The catalytic test was carried out between 200 and 400 ºC, and it was observed that at 275 ºC a conversion larger than 60% was achieved, maintained up to 400 ºC, with a selectivity of 95% in methane production

Caracterización y modelado de un reactor anaerobio de flujo ascendente empacado con lecho de lodos

107 páginas. Doctorado en Ingeniería de Procesos.La generación y deficiente disposición de residuos sólidos urbanos es una problemática ambiental y de salud pública. Ante esto es necesario generar tecnologías de valorización energética de los residuos o implementar las ya existentes. En este breve contexto, el objetivo del presente trabajo fue caracterizar una nueva configuración de reactor para el tratamiento anaerobio de residuos de frutas y verduras (RFV). El reactor consiste en un dispositivo tubular que consta de diferentes secciones que son: un lecho de lodos, una sección buffer y una sección de empaque de RFV. En este trabajo, primero se evaluó el desempeño del Reactor Anaerobio de Flujo Ascendente Empacado con Lecho de Lodos (RAFAELL). El reactor presentó 67 % de remoción de sólidos y la productividad de metano fue de 3.6 LCH4∙LR-¹∙d-¹, que es similar a la reportada para sistemas de dos etapas que tratan RFV con velocidades de carga orgánica mayores a 5 g SV∙L-¹∙d-¹. El desempeño óptimo del reactor fue alcanzado operando con una velocidad superficial de 1.4 m·h-¹ y un tiempo de retención hidráulica (TRH) de 10 d; los valores de los parámetros de operación y control fueron: pH de 6.5 – 8, velocidad de carga orgánica de 10 g SV∙L-¹∙d-¹ y temperatura de 35 °C y. A estas condiciones, la productividad de metano que se obtuvo fue de 3.6 LCH4∙LR-¹∙d-¹. Posteriormente se determinó experimentalmente la distribución de tiempos de residencia en el reactor con la finalidad de conocer su patrón de flujo. En todos los casos, el patrón de flujo se encontró en uno intermedio entre flujo pistón y mezcla completa, esta información permite confirmar que existe una separación de etapas en el reactor. Se encontró como fuente principal de retromezcla el flujo de biogás, la concentración de sólidos en el lecho de lodos y la zona de empaque de residuos, sin embargo, este efecto es minimizado al incrementar la velocidad superficial de la fase líquida. El patrón de flujo fue descrito satisfactoriamente a través de un modelo de dispersión axial considerando también la presencia de zonas de estancamiento. Por otro lado, se analizó la cinética de degradación anaerobia de RFV, encontrando efecto significativo del tamaño de partícula y composición del sustrato sobre la producción de metano. La digestión anaerobia de RFV con tamaño de partícula < 500 μm y con una fracción de fácil biodegradación de 0.73 presentó fenómenos de inhibición. La información permitió establecer un modelo matemático en el que las principales variables son el tamaño de partícula y la proporción de la fracción fácilmente biodegradable en el residuo.The generation and deficient disposal of solid urban waste is an environmental and public health problem. Hence, it is necessary to develop energy recovery technologies of this kind of waste or implement existing ones. In this brief context, the objective of this work was to characterize a novel reactor for the anaerobic treatment of fruit and vegetable residues. The performance of the novel up-flow anaerobic sludge bed was first experimentally evaluated. The reactor exhibited 67% of solids removal, and the methane productivity was similar to that reported for two-stage systems treating fruit and vegetable wastes (FVW) with organic load speeds greater than 5 g SV·L-¹·d-¹. Optimal reactor performance was achieved by operating at superficial velocities of 1.4 m·h-1 and a hydraulic residence time (HRT) of 10 d, with pH control and operation parameters of 6.5 – 8, temperature of 35 C and organic load velocity of 10 g SV·L-¹·d-¹. At these conditions, the methane productivity obtained was 3.6 LCH4·LR-¹·d-¹. Subsequently, the residence time distribution (RTD) in the reactor was experimentally determined in order to know its flow pattern. In all cases, the flow pattern was found in an intermediate behavior between plug flow and complete mixing. Thus, this information allows to confirm that there is a separation of sections in the reactor. It was found as the main source of back-mixing the biogas flow and solids concentration in the sludge bed and waste packing area, however, this effect is minimized by increasing the surface velocity of the liquid phase. The flow pattern was satisfactorily described through an axial dispersion mathematical model, also considering the presence of stagnation zones. Moreover, the superficial velocity of the liquid phase decreases the effect of biogas flow. The flow pattern was satisfactorily described through an axial dispersion model also considering the presence of stagnation zones. Finally, the kinetics of anaerobic degradation of FVW were analyzed, finding significant effect of particle size and substrate composition on methane production. Anaerobic digestion of FVW with a particle size < 500 μm and a readily biodegradable fraction of 0.73 showed inhibition phenomena. The information allowed to establish a mathematical model in which the main variables are the particle size and the proportion of the readily biodegradable fraction in the residue

Fotónica aplicada a la monitorización de procesos y al desarrollo de sensores en la industria agroalimentaria

Tesis por compendio[ES] El objetivo de la presente tesis es el de desarrollar y utilizar técnicas basadas en la fotónica de baja frecuencia, como la radiofrecuencia, las microondas y los infrarrojos, para monitorizar de forma no destructiva procesos utilizados en la industria agroalimentaria, desde el punto de vista de la termodinámica irreversible. Estudiar los distintos fenómenos que ocurren durante la operación de deshidratación de patata mediante el secado con aire caliente combinado con microondas, utilizando la termografía infrarroja para monitorizar los perfiles de temperatura superficial que presenta la muestra, la espectrofotometría en el rango de las microondas y la termodinámica irreversible para modelizar el proceso. Desarrollar un sistema de monitorización de la congelación de la carne de pollo, que permita obtener datos del proceso a tiempo real y de forma no invasiva mediante la espectrofotometría en el rango de la radiofrecuencia y la termografía infrarroja. A su vez, con esos datos se modelizará el comportamiento del producto a lo largo del proceso de congelación, utilizando los principios de la termodinámica irreversible para estimar los distintos fenómenos que ocurren. Desarrollar una herramienta de predicción de los distintos estados del agua y la sacarosa durante el proceso de caramelizado de manzanas, basada en las propiedades dieléctricas obtenidas mediante la espectrofotometría en el rango de las microondas. Diseñar y desarrollar un sensor basado en las propiedades dieléctricas en el rango de la radiofrecuencia, capaz de monitorizar en tiempo real y de forma no invasiva con el medio las cinéticas de liberación de compuestos encapsulados en matrices de alginato en un medio líquido. Utilizando este nuevo sensor se pueden modelizar y estudiar las cinéticas de liberación y utilizarse para diseñar la encapsulación de compuestos.[CA] L'objectiu de la present tesi és el de desenvolupar i utilitzar tècniques basades en la fotònica de baixa freqüència, com ara la radiofreqüència, les microones i els infrarojos, per monitoritzar de forma no destructiva processos utilitzats a la indústria agroalimentària, des del punt de vista de la termodinàmica irreversible. Estudiar els diferents fenòmens que ocorren durant l'operació de deshidratació de patata mitjançant l'assecat amb aire calent combinat amb microones, utilitzant la termografia infraroja per monitoritzar els perfils de temperatura superficial que presenta la mostra, l'espectrofotometria al rang de les microones i la termodinàmica irreversible per modelitzar el procés. Desenvolupar un sistema de monitorització de la congelació de la carn de pollastre, que permeti obtenir dades del procés a temps real i de manera no invasiva mitjançant l'espectrofotometria al rang de la radiofreqüència i la termografia infraroja. Alhora, amb aquestes dades es modelitzarà el comportament del producte al llarg del procés de congelació, utilitzant els principis de la termodinàmica irreversible per estimar els diferents fenòmens que ocorren. Desenvolupar una eina de predicció dels diferents estats de l'aigua i la sacarosa durant el procés de caramel·litzat de pomes, basada en les propietats dielèctrics obtingudes mitjançant l'espectrofotometria al rang de les microones. Dissenyar i desenvolupar un sensor basat en les propietats dielèctrics al rang de la radiofreqüència, capaç de monitoritzar en temps real i de forma no invasiva amb el medi les cinètiques d'alliberament de compostos encapsulats en matrius d'alginat en un medi líquid. Utilitzant aquest sensor nou es poden modelitzar i estudiar les cinètiques d'alliberament i utilitzar-se per dissenyar l'encapsulació de compostos.[EN] The objective of this thesis is to develop and use techniques based on low-frequency photonics, such as radiofrequency, microwaves and infrared, to non-destructively monitor processes used in the agri-food industry, from the point of view of irreversible thermodynamics. To study the different phenomena that occur during the potato dehydration operation by drying with hot air combined with microwaves, using infrared thermography to monitor the surface temperature profiles of the sample, spectrophotometry in the microwave range and thermodynamics. irreversible to model the process. Develop a monitoring system for the freezing of chicken meat, which allows data to be obtained from the process in real time and non-invasively through spectrophotometry in the radiofrequency range and infrared thermography. In turn, with these data, the behavior of the product will be modeled throughout the freezing process, using the principles of irreversible thermodynamics to estimate the different phenomena that occur. To develop a prediction tool for the different states of water and sucrose during the candying process of apples, based on the dielectric properties obtained by spectrophotometry in the microwave range. Design and develop a sensor based on dielectric properties in the radiofrequency range, capable of monitoring in real time and non-invasively with the medium the release kinetics of compounds encapsulated in alginate matrices in a liquid medium. Using this new sensor, release kinetics can be modeled and studied and used to design the encapsulation of compounds.The authors acknowledge the financial support from THE SPANISH MINISTERIO DE ECONOMÍA, INDUSTRIA Y COMPETITIVIDAD, Programa Estatal de I+D+i orientada a los Retos de la Sociedad AGL2016- 80643-R, Agencia Estatal de Investigación (AEI) and Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER). Juan Ángel Tomás-Egea wants to thank the FPI Predoctoral Program of the Universitat Politècnica de València for its support. This paper is part of the I+D+i PID2020-116816RB-I00 project, funded by MCIN/ AEI/10.13039/501100011033.Tomás Egea, JÁ. (2022). Fotónica aplicada a la monitorización de procesos y al desarrollo de sensores en la industria agroalimentaria [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/182292TESISCompendi

Escherichia coli y colifagos somáticos: bioindicadores de contaminación fecal en el Lago Guamuez

Este documento es el resultado del proyecto de investigación titulado ‘Estudio de la diversidad de Escherichia coli y colifagos somáticos aislados de muestras de agua del Lago Guamuez (Nariño-Colombia)’, financiado por la Gobernación de Nariño, la Universidad de Nariño y el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación (Minciencias), en el Programa Nacional de Ciencia, Tecnología e innovación en Ambiente, Biodiversidad y Hábitat, Convocatoria 818-2018 I+D+i Nariño, código 65200. Este texto representa un recurso importante de información para diferentes públicos objeto, especializados y no, que requieran de conocimiento científico sobre la calidad de agua en Colombia, la biología de los bioindicadores (Escherichia coli y colifagos somáticos), como también de las metodologías de laboratorio para detectar la presencia de ellos, y técnicas moleculares detalladas para determinar la variabilidad, tanto microbiológica como molecular. Para esta última parte hemos tomado como modelo, el Lago Guamuez, ubicado en el corregimiento del Encano, departamento de Nariño

Estudio de fortalecimiento institucional para la obtención del reconocimiento internacional de las capacidades de medición y calibración de los servicios metrológicos ofertados en los laboratorios del INEN

El presente estudio permite el desarrollo de un marco de conocimiento necesario, para que el Laboratorio Nacional de Metrología del INEN, obtenga el reconocimiento internacional de las Capacidades de Medición y Calibración (CMC´s) ofertadas, bajo los criterios del Acuerdo de Reconocimiento Mutuo que mantiene la organización con el Buro Internacional de Pesas y Medidas. Para este propósito, los requisitos asociados con la obtención del reconocimiento fueron identificados y documentados. Posteriormente un análisis cualitativo y cuantitativo fue desarrollado para identificar la brecha respecto a los requisitos de infraestructura y equipamiento, la implementación de un sistema de Gestión de Calidad en base a la normativa ISO/IEC 17025 y la participación en comparaciones inter-laboratorio que respalden los resultados entregados. De esta manera se identificó la oportunidad de adquirir el reconocimiento de al menos 34 CMC´s adicionales a las existentes, utilizando la capacidad instalada actual, con un enfoque más bien de fortalecimiento en la gestión. Para definir el proyecto orientado al objetivo propuesto, las capacidades del laboratorio y su entorno fueron identificadas y evaluadas, en orden de definir una ruta de actividades que prevé un periodo de ejecución de 45 meses, con una tasa de ocupación de los recursos del 7%, esto considerando que el proyecto sería ejecutado de manera trasversal a las actividades sustantivas y que el 98% del proyecto se ejecutaría por el personal del laboratorio. La realización efectiva del proyecto, permitiría a nuestro país mejorar su posicionamiento en el ámbito metrológico respecto a otros países de la región