FRLP - POSGRADO - DOCING - TESIS
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Item Producción de biodiesel por catálisis heterogénea, Diseño y aplicación de catalizadores, orientados a su aplicación industrial en plantas modulares(2019) Benedictto, Germán Pablo; Basaldella, Elena I.; Sotelo, Roberto M.El biodiesel es una mezcla de ésteres metílicos de ácidos grasos que se obtienen generalmente a través de la de transesterificación de aceites. La mayor parte los procesos industriales de síntesis de biodiesel utilizan catalizadores homogéneos. Aunque efectivos, éstos generan inconvenientes que dificultan la operación, aumentando los costos de producción. En consecuencia, la búsqueda de una solución tecnológica ha impulsado el estudio de catalizadores heterogéneos. En los últimos años gran cantidad de sólidos porosos han sido estudiados como catalizadores heterogéneos para la síntesis de biodiesel o como soportes de otros catalizadores. Sin embargo, los catalizadores heterogéneos actualmente descriptos en la literatura requieren tiempos de reacción prolongados y condiciones de reacción exigentes (altas temperaturas y presiones) para alcanzar tasas de conversión altas. Adicionalmente, la reutilización del catalizador debe ser ampliamente estudiada. En este marco, se estudió la síntesis de nuevos catalizadores heterogéneos porosos y su aplicación para la transesterificación de aceite de girasol en biodiesel, basados en tres tipos de materiales: sólidos microporosos de alta superficie (zeolitas A y F)), catalizadores basados en estructuras inorgánicas de tipo laminar (hidrotalcitas Mg-Al sintetizadas en medio sódico y potásico) y materiales mesoporosos (SBA-15, compósito SBA-15/hidrotalcita y productos derivados de carbonato de magnesio mesoporoso). Se aplicaron diversos tratamientos post síntesis (calcinaciones, rehidrataciones e impregnaciones con K2CO3 y KOH) con el fin de estudiar su influencia en las propiedades catalíticas de los sólidos sintetizados. En total, se realizó la síntesis de 17 catalizadores. La estructura y propiedades fisicoquímicas de dichos catalizadores fueron analizadas mediante la aplicación de diversas técnicas de caracterización (DRX, SEM, EDAX, FTIR). La evaluación catalítica se realizó en ensayos de síntesis de biodiesel, en condiciones suaves de temperatura y presión (65 °C y presión autogenerada). El análisis de los resultados obtenidos fue realizado aplicando técnicas cromatográficas. Si bien algunos de los compuestos zeolíticos estudiados fueron activos para catalizar la transesterificación de aceite de girasol, en este grupo no se encontraron materiales con propiedades superiores a las presentadas en la bibliografía actual. Por el contrario, dentro del grupo de catalizadores derivados de hidrotalcitas, se obtuvieron materiales altamente activos. Los mejores resultados fueron obtenidos con hidrotalcitas impregnadas con K2CO3, con las que se obtuvieron conversiones de aceite en biodiesel del orden del 90 % en 4 h de reacción. Además, estos materiales pudieron ser reutilizados, manteniendo buenos niveles de conversión durante varios ciclos de reacción. La sílice mesoporosa SBA-15 no presentó actividad catalítica. Ésta fue combinada con una hidrotalcita Mg-Al para obtener un compósito de alta superficie. Aunque su aplicación directa no dio buenos resultados para catalizar la reacción estudiada, la impregnación de la SBA-15 y el compósito con K2CO3 generó materiales altamente activos, con los que se alcanzaron conversiones del 80 % y 94 % respectivamente, luego de 4 h de reacción. Finalmente, se estudió la síntesis de materiales derivados de MgCO3 mesoporoso. A través de impregnaciones con KOH y tratamientos térmicos a temperatura controlada, se obtuvo un catalizador que logró conversiones del 98 % después de 30 min de reacción. Este resultado se encuentra entre los mejores reportados en la literatura para esta reacción usando catalizadores heterogéneos bajo condiciones de reacción moderadas.Item Estudio de riegos asfálticos de liga entre capas asfálticas para rehabilitación de pavimentos flexibles fresados(edUTecNe, 2019) Rivera, José Julián; Bianchetto, HugoCuando un pavimento asfáltico es sometido, durante su etapa de explotación, a una rehabilitación mediante la aplicación de una nueva capa asfáltica superpuesta, elaborada en caliente, es requisito extender sobre éste un riego asfáltico de liga en una dotación dada, lo cual genera una interfase entre las capas. Si al pavimento existente se le realizan, además, operaciones previas de fresado superficial, las texturas resultantes pueden ser variadas y diferentes a la que presentaría si se tratara de una superficie sin fresar; lo cual incide en esa dotación de riego de liga a aplicarse en la interfase. Esto se debe a que, por un lado, al fresar se produce un incremento de superficie en la interfase entre ambas capas, lo que podría llevar a la necesidad de aumentar la dotación del riego de liga a emplearse. Por otro lado, se debe considerar que por causa del fresado se forman surcos paralelos longitudinales, que pueden producir el escurrimiento del riego asfáltico incrementado desde sus cumbres hacia sus valles; lo que podría generar una deposición excesiva en estos últimos. El problema planteado permite observar que es necesario llegar a una solución de compromiso intermedia entre ambas situaciones, que permita alcanzar un comportamiento óptimo. Ese comportamiento óptimo puede lograrse analizando la respuesta mecánica de la interfase ante diversas dotaciones de riego. Se estudia entonces, desde el punto de vista mecánico, cómo debe encararse la situación planteada y cuáles son los parámetros decisorios en análisis. Luego, se procede al diseño de un procedimiento de elaboración de los especímenes en estudio y al desarrollo de la sistemática de ensayo, con su posterior aplicación.Item Transporte y estabilidad de agentes de sostén en fractura hidráulica para la estimulación de yacimientos de hidrocarburos no convencionales(2018-11-23) Fernández, Matías; Pugnaloni, Luis; Sanchez, MartinLos hidrocarburos de un sistema petrolero no convencional se encuentran embebidos en formaciones rocosas de baja permeabilidad. Como consecuencia, durante su explotación el flujo del hidrocarburo a través de la matriz porosa de la roca hacia la perforación se produce a velocidades muy bajas y la producción se vuelve económicamente inviable. La fractura hidráulica es una técnica para estimular la extracción de estos hidrocarburos que constituyen actualmente una reserva de energía estratégica en Argentina. Este procedimiento consiste en la inyección, en una perforación, de fluidos a presión con el objetivo de crear fracturas o ampliar las fracturas existentes en el sustrato rocoso, favoreciendo así la salida del hidrocarburo hacia el exterior. Dado que al liberar la presión de fracturamiento la presión existente en el subsuelo vuelve a cerrar las fracturas, se utilizan agentes de sostén (materiales granulados) mezclados con fluidos de fracturamiento. Los agentes de sostén pueden consistir en arenas tamizadas, bauxita sinterizada, materiales cerámicos, materiales recubiertos con resinas, microesferas de silica, entre otros. La forma en que el agente de sostén penetra y se deposita en la formación determina la futura conductividad de la fractura (y en consecuencia la velocidad de salida del hidrocarburo). Asimismo, la disposición espacial del agente de sostén es crítica para la estabilidad a largo plazo del empaquetamiento de granos ante las perturbaciones inducidas por el flujo del hidrocarburo o cambios en los esfuerzos del subsuelo. Esta tesis se enfoca en el estudio de la forma en que penetra y se deposita el agente de sostén durante la fracturación. La hipótesis central es que el tamaño de los granos y el protocolo de llenado del agente de sostén tienen un efecto significativo no trivial en los valores medios y fluctuaciones de cantidades macroscópicas, como la fracción de volumen ocupado y la disposición espacial del mismo una vez cerrada la fractura.El objetivo de esta tesis es entonces elucidar bajo qué condiciones es posible predecir el comportamiento de transporte de agente de sostén en una fractura de campo. Como resultado de este trabajo se construyó un dispositivo experimental que simula el recorrido del agente de sostén dentro de una fractura. Se implementó un protocolo de medición con el cual somos capaces de obtener resultados comparables entre nuestra fractura modelo y una fractura de campo.Item Síntesis de materiales mesoporosos para su uso como reservorios en procesos de liberación controlada de especies biocidas(2018-03) Mardones, Lucas; Basaldella, Elena; Legnoverde, María SoledadEn esta tesis doctoral se estudia detalladamente el proceso de obtención hidrotermal de materiales silíceos mesoporosos, con el objetivo de determinar las variables de síntesis que modifican las características texturales y morfológicas de los productos obtenidos. Este conocimiento es necesario para sintetizar sílices con diferente ordenamiento estructural, morfología controlada, poseedoras de gran área específica, que actualmente constituyen un grupo potencialmente útil para su empleo como matrices inertes, contenedoras de compuestos activos, en procesos de adsorción y liberación controlada. La aplicación tecnológica específica que se analiza, es el comportamiento de los diferentes materiales sintetizados como soportes para lograr la estabilización y liberación controlada de biocidas orgánicos en formulaciones de pinturas de base acuosa.Item Síntesis y aplicaciones tecnológicas de materiales zeolíticos obtenidos a partir de cenizas industriales(2018-03) Monzón, Jorge; Basaldella, Elena; Pereyra, AndreaEn el presente trabajo de tesis se estudió la posibilidad de reutilizar cenizas volantes provenientes de centrales termoélectricas como materia prima para la síntesis de zeolitas. Se profundizó así en el conocimiento de los métodos de síntesis de materiales zeolíticos tradicionales a partir de productos de desecho proveniente de la industria. Adicionalmente, se investigó la factibilidad de que los productos obtenidos sean de utilidad para el desarrollo de nuevas tecnologías que contribuyan a la remediación, conservación y protección del ambiente.Item Desarrollo y caracterización de materiales de electrodo para dispositivos electroquímicos basados en nuevos criterios de ingeniería de diseño, aplicaciones en sistemas de baterías del tipo Níquel Hidruro metálico(2013-03-21) Ortiz, Mariela; Real, Silvia; Castro, Élida BeatrizEste trabajo de Tesis Doctoral se enmarca en las líneas de investigación que desarrolla actualmente el grupo de investigación CAE (Conversión y Almacenamiento de Energía) del INIFTA (Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas) de la Universidad Nacional de La Plata. Los trabajos realizados han contribuido al desarrollo de los proyectos “Sistemas de Almacenamiento de Energía por Hidrógeno y Electrocatálisis” (PICTR/N 656), “Caracterización de nuevos materiales de electrodo para su empleo en dispositivos electroquímicos” (Proyecto Incentivos de la UTN/FR La Plata, 25/I040) y “Materiales metálicos y nanoestructurados para almacenamiento de hidrógeno en forma de hidruros” (PAE-PICT-2007-02164 ); el primero ya finalizado y los restantes actualmente en desarrollo. El objetivo principal de esta Tesis es contribuir al conocimiento de materiales aplicables a dispositivos electroquímicos de almacenamiento de energía, tanto desde un punto de vista básico, comprendiendo el comportamiento de los materiales empleados, como de aplicación, intentando desarrollar métodos sencillos y efectivos de preparación de electrodos y probando su uso en prototipos de baterías.Item Estudio de grillas poliméricas en sistemas anti reflejo de fisuras bajo solicitaciones dinámicas(UTN FRLP, 2014-06-30) Delbono, Héctor Luis; Giúdice, Carlos AlbertoLas solicitaciones producidas sobre los pavimentos, por cargas repetidas de vehículos y las condiciones ambientales, generan un deterioro continuo sobre la estructura, generando perdidas de las propiedades mecánicas, ocasionando una perdida estructural y funcional del camino. Uno de los problemas más comunes y de difícil control actualmente debido a estas solicitaciones es la fisuración refleja, fenómeno por el cual se propagan las fisuras existentes en capas inferiores o en coincidencia con movimiento de juntas de un pavimento envejecido, hacia la nueva capa colocada como refuerzo, calcando la patología de las mismas. En este sentido el Dr. Guillermo E. Montestruque presentó, en el XV Congreso Argentino de Vialidad y Tránsito (2009) realizado en Mar del Plata (provincia de Buenos Aires, Argentina), su trabajo titulado “Crack activity meter” en la rehabilitación de pavimentos con grillas como sistema anti-reflejo, en el que utilizó grillas en poliéster entre capas asfálticas para estudiar el fenómeno de la fisuración refleja. Intrigado por la unión entre los materiales consulte sobre el tema al Dr. Montestruque, quien me comentó que la adherencia era una de las ramas pendientes en su investigación, lo que motivó conjuntamente el desarrollo de la presente Tesis Doctoral. Siendo la grilla en poliéster, conocida internacionalmente como un material geosintético, una tecnología poco difundida en la Argentina y ampliamente utilizada en la restauración de pavimentos asfálticos mayormente, surge la incertidumbre de si estos tipos de materiales utilizados en la restauración de un pavimento de hormigón con refuerzo asfáltico, absorben el estado tensional que sufre el mismo y no generan un plano de discontinuidad mayor. Para lo cual el estudio de la adherencia es de fundamental importancia. Teniendo fundamentación a partir de una profunda búsqueda bibliográfica, se busca comprender el funcionamiento de la estructura de un camino cuando se introducen materiales, de diferente composición polimérica y conformación estructural, estudiando la adherencia que se logra entre las mismas y el retardo de la propagación de una fisura hacia la superficie del camino. Se destacan los ensayos implementados frente a la gran variación de técnicas de experimentación de numerosos centros de investigación de diferentes países. La Tesis caracteriza todos los materiales intervinientes del sistema bajo estudio, analizando y valorando su comportamiento en forma conjunta mediante sistemas dinámicos de solicitación con el objeto de estudiar el mecanismo de la fisuración refleja y la adherencia entre capas, que los geosintéticos manifiestan para alargar la vida útil de un pavimento con el consiguiente ahorro de mantenimiento, destacando que los mismos brindan soluciones que son técnica y/o económicamente ventajosas. Finalmente, resulta oportuno mencionar que los materiales geosintéticos, utilizados en obras viales de Argentina no se producen en nuestro país, por lo que se realiza un profundo avance en la innovación de nuevos materiales a través de la producción científica, convenios y transferencias tecnológicas realizadas a través del LEMaC (Centro de Investigaciones Viales, UTN-FRLP), llegando a producir, caracterizar y poner en obra nuevos materiales que hacen a la problemática de la fisuración de los pavimentos.