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Aprovechamiento de los residuos lignocelulósicos de las plataneras para la producción de bioetanol
(Centro Universitario de la Defensa de Marín, 2021-04-30) Ferraz Llamas, Guillermo; Alfonsín Pérez (advisor), Víctor; Maceiras Castro (advisor), Rocío
La posibilidad del aprovechamiento de los residuos generados en el cultivo de plátanos y la capacidad de generar una alternativa a los combustibles fósiles a través de una energía limpia, hace que surja el estudio de la viabilidad para obtener bioetanol de dichos residuos. Previo a la investigación, se realiza un estudio del contexto y la literatura referente a las energías renovables centrándose este, en la energía procedente de la biomasa y de los proyectos precedentes a este trabajo. Seguidamente, se procede con la fase de desarrollo del proyecto, donde se explican los diferentes procesos aplicados especialmente el pretratamiento, hidrólisis y fermentación. La novedosa implementación de técnicas de ultrasonidos en partes del proceso, en concreto en el pretratamiento y la fermentación, pero sin olvidar técnicas convencionales con probados resultados como en la hidrólisis, marcan la diferencia principal de esta investigación. El estudio se centró en analizar la influencia de dos parámetros del pretratamiento con ultrasonidos, como el tiempo de sonicación y la concentración de NaOH, sobre la cantidad de azúcares obtenidos tras la hidrólisis. Los mejores resultados se obtuvieron para un tiempo de 20 minutos y una concentración del 1%; sin embargo, estuvieron limitados por la cantidad de residuo a tratar mediante la sonicación. Finalmente, se procedió a realizar la fermentación tradicional y asistida por ultrasonidos. Por último, se realizó un análisis termogravimétrico del residuo sólido recuperado de la hidrólisis con el fin de analizar su posible uso en calderas de biomasa.
Aprovechamiento de residuo algal para la obtención de bioetanol de tercera generación
(2018-09) Gutiérrez Ramos, Carlos; Maceiras Castro (advisor), Rocío; Alfonsín Pérez (advisor), Víctor
El panorama energético actual, basado en el consumo de combustibles fósiles, no solo genera un cuantioso número de problemas medioambientales, también está abocado a su fin por el agotamiento de los mismos. Por ello, las energías renovables ganan cada día más peso respecto de sus competidores, entre las que destaca la biomasa, de la cual se producen combustibles como el bioetanol, capaz de sustituir a derivados del petróleo como la gasolina, pero con la gran ventaja de poder obtenerlo a partir de un variado campo de materias primas. El objeto de este trabajo es estudiar la posibilidad de producir bioetanol de tercera generación a partir de residuo algal procedente de un proceso industrial. El proceso comienza con un pretratamiento del alga Eucheuma Denticulatum (Spinosum), seguido de una hidrólisis ácida, cuyas variables serán optimizadas, para llegar a obtener la máxima cantidad de azúcares reducidos posibles. Tras ello, se procederá a la fermentación de los azúcares obtenidos, para obtener el bioetanol, gracias a la levadura Saccharomyces cerevisiae y, finalmente, se separará el biocombustible por destilación. En última instancia, se caracterizará el bioetanol, con objeto de verificar si cumple o no alguno de los requisitos necesarios para su uso como combustible. De forma adicional, se ha analizado el residuo resultante del proceso de hidrólisis, con objeto de comprobar si es viable su aprovechamiento energético.
Diseño de una instalación solar fotovoltaica conectada a red en la Escuela Naval Militar
(Centro Universitario de la Defensa de Marín, 2019-05-30) Linares Cambronero, Eduardo; Alfonsín Pérez (advisor), Víctor; Núñez Ortuño (advisor), José María
Las energías renovables han ido tomando progresivamente más importancia durante las últimas décadas y en multitud de aplicaciones. Cada vez abarca nuevos campos en la vida cotidiana, en la industria, etc. En esta línea, este trabajo desarrolla una posible aplicación de las energías renovables en la Escuela Naval Militar. Concretamente, se ha diseñado una instalación solar fotovoltaica conectada a red para el cuartel Almirante Francisco Moreno con un doble propósito: reducir las emisiones a la atmósfera asociadas al consumo de energía eléctrica de la red general y proporcionar un ahorro económico en costes de energía eléctrica. Para ello, se ha realizado una estimación del consumo energético en luminaria del cuartel y se ha diseñado y validado un modelo matemático con la herramienta informática Matlab/Simulink® que permite hacer simulaciones de la generación eléctrica de un grupo de paneles solares en función de las condiciones de temperatura y radiación incidente. Además, se han dimensionado los distintos elementos que componen la instalación que permite verter la energía generada a la red de consumo y se ha realizado un estudio económico de los costes materiales y de instalación que conllevaría, así como el período de amortización.
Diseño de una planta de reformado de glicerina para la obtención de hidrógeno apto para su uso en pilas de combustible
(2017-10) Dodero Vázquez, Pedro; Alfonsín Pérez (advisor), Víctor; Maceiras Castro (advisor), Rocío
Las energías renovables se presentan como una alternativa a los combustibles de origen fósil. Sin embargo, existen ciertas limitaciones en cuanto a su uso y almacenamiento. El hidrógeno se presenta como una opción para el almacenamiento de este tipo de energía. En el ámbito del transporte, el hidrógeno está siendo objeto de estudio para su utilización y aprovechamiento en pilas de combustible para la producción de energía eléctrica. Entre las técnicas actuales de producción de hidrógeno, destaca la de reformado. Mediante esta técnica es posible la producción de hidrógeno a partir de recursos renovables. En este Trabajo Fin de Grado se ha realizado el diseño de una planta de reformado catalítico para la obtención de hidrógeno a partir de la glicerina, obtenida como subproducto en la producción de biodiésel. Para ello, ha sido necesario realizar un estudio sobre los equipos necesarios para el diseño de la planta de reformado. Además, se ha realizado un estudio económico de la planta piloto. Finalmente, se han analizado las condiciones de operación de dicha planta mediante su simulación utilizando un Software específico.
Diseño de una planta para reciclaje de aceite de cocina usado de la Escuela Naval Militar
(2016-08) Gallego Montero, Carlos; Maceiras Castro (advisor), Rocío; Alfonsín Pérez (advisor), Víctor
El objeto del presente trabajo es el diseño de un proceso de obtención de biodiesel a partir de aceite usado de girasol desechado en la Escuela Naval Militar de Marín. Las cocinas de la escuela generan gran cantidad de aceite usado de girasol utilizado para fritura de alimentos. Este trabajo pretende aprovechar esos desechos para transformarlos en un combustible de origen biológico para aprovechar sus múltiples ventajas y comprometer a la escuela con las actuales políticas medioambientales. El diseño de este proceso ha sido posible con la utilización de la herramienta informática Hysys, un software de simulación de procesos químicos en el que se puede recrear unas condiciones óptimas para obtener un biodiesel con la mayor calidad posible. Este trabajo también propone de manera somera una posible ubicación de una planta de biodiesel que lleve a cabo el proceso diseñado para la Escuela Naval Militar.
Estudio de la influencia del pretratamiento en el proceso de obtención de bioetanol a partir de algas
(Centro Universitario de la Defensa de Marín, 2019-05-30) Seguí Gómez de Olea, Luis; Maceiras Castro (advisor), Rocío; Alfonsín Pérez (advisor), Víctor
En el presente trabajo se analizan novedosas técnicas de pretratamiento para la obtención de bioetanol a partir de macroalgas. La materia prima de la que se parte, es concretamente residuo algal procedente de una empresa que se dedica a la extracción de la carragenina de diferentes variedades de algas. Los pretratamientos empleados están basados en radiación ultrasónica y radiación microondas. En primer lugar, se analizaron los resultados obtenidos por otros autores para el tratamiento de macroalgas, con el objeto de extrapolarlos al residuo algal, del cual no existen apenas datos de partida. En una segunda fase, ya de carácter experimental, se realizaron diferentes experiencias, con un total de 22 ensayos, con el fin de estudiar la influencia de distintas variables del proceso de pretratamiento en la conversión de celulosa en azúcares. Los parámetros a modificar han sido tiempo, potencia, ratio disolvente/residuo algal y concentración de disolvente. Finalmente, los resultados se analizaron, con el objeto de concluir que técnica y que condiciones son las más adecuadas para una posterior hidrólisis, y por lo tanto una mayor conversión de materia prima en bioetanol.
Estudio e implementación de paneles fotovoltaicos en mochilas de logística para consumos de equipos auxiliares
(2017-10) García Paz, José Manuel; Alfonsín Pérez (advisor), Víctor; Maceiras Castro (advisor), Rocío
El objetivo del presente Trabajo Fin de Grado es el estudio y la implementación de paneles fotovoltaicos en la mochila logística utilizada por las unidades del Cuerpo de Infantería de Marina, con el fin de lograr una autosuficiencia energética para su uso en misiones. Esto podría proporcionar una ventaja táctica para el Infante de Marina y una reducción del número de baterías a transportar. En primer lugar, se ha realizado el estudio de la demanda energética de los diferentes equipos electrónicos que tiene que transportar el Infante de Marina. A continuación, se han instalado una serie de paneles fotovoltaicos de tipo monocristalino en la mochila logística, con un sistema de adquisición de datos en la parte posterior de los paneles, para el registro de los valores de tensión e intensidad, a partir de los cuales se podría calcular la potencia y la energía generada. El estudio de generación de energía se ha realizado durante las maniobras comunes de un Infante de Marina durante su adiestramiento en diferentes ubicaciones. Finalmente, con la energía obtenida se ha estudiado la posibilidad de alimentar los distintos equipos del Infante de Marina.
Estudio para la conversión de un vehículo militar URO Vamtac con motor de combustión en uno propulsado eléctricamente por baterías
(2017-10) Duarte Gómez, José Manuel; Casqueiro Placer (advisor), Carlos; Alfonsín Pérez (advisor), Víctor
Este Trabajo de Fin de Grado propone el estudio para la viabilidad de la implantación de un motor eléctrico alimentado por baterías en sustitución del motor de combustión del vehículo militar URO Vamtac S3, con la menor pérdida de prestaciones posibles respecto al original. Para ello se han estudiado los espacios disponibles en el vehículo para albergar el motor eléctrico, así como el mayor número de baterías para hacerlo viable, incluyendo espacios como la zona de carga trasera, empleando el programa Siemens NX como medida auxiliar. Hecho esto se ha procedido al cálculo de datos necesarios para estudiar las prestaciones ofrecidas por el motor eléctrico escogido, además de determinar sus necesidades de alimentación. Para suplir esas necesidades se ha escogido un tipo de batería comercializada en el mundo de los vehículos eléctricos, determinándose un modelo concreto e implantando las baterías en los espacios disponibles ya estudiados. Finalmente se ha realizado la simulación con los datos obtenidos en el programa SIMULINK, dando como resultado una autonomía determinada para un recorrido normalizado.
Estudio para la implementación de sistemas de celdas de combustible en vehículos aéreos no tripulados
(Centro Universitario de la Defensa de Marín, 2021-04-30) Fernández Delgado, Tania; Alfonsín Pérez (advisor), Víctor
La creciente preocupación del impacto medioambiental y el rápido consumo de los combustibles fósiles ha supuesto el fomento de la búsqueda y desarrollo de fuentes de energía limpia alternativas. La progresiva globalización del empleo de los vehículos aéreos no tripulados en ámbitos civiles y militares; así como su potenciación en las Fuerzas Armadas Españolas, motivado como consecuencia de las grandes ventajas operativas que suponen, ha resultado como un nuevo camino de estudio en la búsqueda de mejora de sus capacidades actuales. El presente Trabajo de Fin de Grado supone precisamente el estudio de la implementación de celdas de combustible como sistema de propulsión alternativo a bordo de los vehículos aéreos no tripulados. Numerosas empresas del campo aeronáutico se han lanzado al mercado en busca del desarrollo de esta tecnología. Las celdas de combustible tipo PEM (Proton-Exchange Membrane) resultan una de las técnicas más innovadoras en la integración de sistemas híbridos de propulsión. El empleo del hidrógeno como portador de energía de alta eficiencia, proporciona a las celdas de combustible la alta densidad energética que las caracteriza y que supone un avance en una de las mayores barreras de estos vehículos aéreos. Su integración implica la prolongación de la autonomía de vuelo muy por encima de los sistemas convencionales propulsados por baterías litio polímero. Esto supone el incremento de permanencia en el aire, así como la posibilidad de cubrir áreas mayores, aumentando el número y la calidad de las aplicaciones de uso.
Estudio para la mejora del sistema de suministro eléctrico de auxiliares en cruceros de instrucción mediante el uso de sistemas energéticos renovables
(2017-10) Golmayo Delgado, Eduardo María; Alfonsín Pérez (advisor), Víctor
En este trabajo se presente el estudio para una posible implementación de diversas fuentes de energía renovable en cruceros de la Escuela Naval Militar. Para ello se han seleccionado fuentes de generación renovable del tipo fotovoltaica, eólica e hidrodinámica. Para comprobar la posible viabilidad técnica de estos dispositivos en un crucero se ha realizado una simulación bajo condiciones reales. Para ello se han utilizado un medidor de radiación y una estación meteorológica, de los cuales se han extraído los valores de radiación solar, viento y temperatura. Estos se pudieron instalar en el propio crucero de instrucción Aguete durante varias semanas con el fin de poder obtener un registro de datos lo más real posible. Además, se han obtenido datos reales de velocidad del crucero mediante un dispositivo GPS en el caso de una salida a la mar. Se han realizado los modelos de cada uno de los sistemas renovables y se han implementado bajo el entorno de simulación de Matlab/Simulink ®. Finalmente se han utilizado estos modelos para la simulación a partir de los datos obtenidos anteriormente, con el fin tanto de poder seleccionar y dimensionar los dispositivos de generación y además calcular su producción energética para un periodo determinado.
Obtención de bioetanol de segunda generación a partir de cáscara de naranja
(2017-10) Litrán Rodríguez, Guillermo; Maceiras Castro (advisor), Rocío; Alfonsín Pérez (advisor), Víctor
El uso de petróleo atraviesa una crisis energética sin precedentes no solo por la previsión de existencias, sino por los problemas medioambientales que éste origina. Como solución al problema de esta fuente de energía, surge la alternativa de los biocombustibles. Concretamente, el bioetanol de segunda generación obtenido a partir de residuos de origen alimentario supone una solución viable para el problema energético. Por tanto, en este Trabajo de Fin de Grado se estudia el proceso de obtención de bioetanol, partiendo de cáscara de naranja como materia prima. Además, se analizan los parámetros que afectan a sus diversas etapas, como el pretratamiento, la hidrólisis de carácter ácido y la fermentación utilizando la levadura Saccharomyces cerevisiae. Los mejores resultados, se obtuvieron al realizar 90 minutos de hidrólisis con una relación sólido-líquido 1:4, una concentración de H 2 SO 4 al 5%, y 24 horas de fermentación, para obtener 0,0194 mL de bioetanol puro por gramo de materia prima empleada. Finalmente, el bioetanol obtenido fue caracterizado con el fin de comprobar si cumplía las especificaciones para su uso como combustible.
Optimización de un reactor electroquímico para potabilización y producción simultánea de hidrógeno a partir de agua de mar
(Centro Universitario de la Defensa de Marín, 2022-04-30) Antezana Coronado, Jhoseph Alessandro; Feijoo Conde (advisor), Jorge; Maceiras Castro (advisor), Rocío; Alfonsín Pérez (advisor), Víctor
En la actualidad, la escasez de agua y la demanda energética mundial van ganando más notoriedad en la sociedad debido a las altas exigencias que generan las necesidades básicas humanas. Estos problemas representan un desafío a superar, ya que, los recursos no renovales se continúan agotando a medida que el consumo mundial se agudiza. Por lo que, el objetivo de recientes estudios profundiza en la búsqueda de un método que pueda satisfacer aquellas necesidades humanas, a la vez que, acredite un mayor protagonismo a las energías renovables. El propósito del presente trabajo es la optimización del método de electrólisis en el que, mediante el uso de un reactor, conlleve a la producción de agua potable e hidrógeno simultáneamente. Los resultados obtenidos muestran una clara reducción de sulfatos y cloruros, siendo este último el compuesto complicado de reducir; además, se observó una gran capacidad de producción de hidrógeno a medida que incrementaba la intensidad eléctrica. Las conclusiones generales deducidas de los resultados obtenidos en la fase experimental señalan que, se debería continuar con el estudio del presente método electroquímico para encontrar un equilibrio que satisfaga la problemática hídrica y favorezca el uso de las energías renovables sostenibles en un futuro próximo.
Producción de bioetanol a partir de residuos de papel de oficina
(2017-10) Poole Benavente, José Enrique; Maceiras Castro (advisor), Rocío; Alfonsín Pérez (advisor), Víctor
En la actualidad, la mayor parte de la energía consumida en el mundo procede de combustibles fósiles. Sin embargo, el agotamiento de estos combustibles fósiles, así como las emisiones de gases contaminantes y gases de efecto invernadero que generan en su combustión, han hecho que el panorama energético actual sea preocupante. Las energías renovables pueden ayudar a paliar estos problemas, de ahí su creciente importancia. Una de las energías renovables relevantes es la energía procedente de la biomasa, a partir de la cual se obtienen combustibles como el bioetanol, objetivo de este trabajo. El bioetanol cuenta con la ventaja de ser un biocombustible que puede sustituir a los combustibles derivados del petróleo, disminuyendo en gran medida las emisiones de gases perjudiciales para el medio ambiente. Además, puede ser producido a partir de un gran número de materias primas. Este trabajo se centrará únicamente en la biomasa celulósica, concretamente en los residuos de papel. Por tanto, el principal objetivo de este trabajo es la producción de bioetanol a partir de residuos de papel de oficina mediante una reacción de hidrólisis ácida para la transformación de la celulosa en glucosa, y su posterior fermentación. Además, se analizarán distintas variables del proceso (tiempo de hidrólisis, volumen de ácido, concentración de ácido e influencia de la tinta), con el fin de establecer las mejores condiciones para la obtención de bioetanol. Por último, se analizarán algunas de las características del bioetanol obtenido para verificar que cumple con los requisitos exigidos para su uso como combustible.
Simulación de sistemas de propulsión anaeróbica (AIP) para buques submarinos, mediante pilas de combustible, baterías e hidruros metálicos
(Centro Universitario de la Defensa de Marín, 2022-04-30) Gil Carbonell, José; Alfonsín Pérez (advisor), Víctor
A efectos prácticos, AIP (Air Independent Propulsion) se define como una tecnología que permite a los submarinos no nucleares aumentar su tiempo de permanencia en inmersión sin la necesidad de emerger a la superficie o permanecer a cota periscópica para obtener aire de la atmósfera. Con el auge en el desarrollo de estos sistemas en el ámbito militar, numerosas empresas apuestan por la innovación en multitud de áreas relacionadas con los procesos de generación de hidrógeno, el almacenamiento del recurso energético, la eficiencia de las pilas de combustible, y muchas otras que han propiciado el impulso de ambiciosos proyectos militares como los futuros submarinos S-80 y sus prototipos de sistema AIP basados en el reformado de bioetanol. Es por ello por lo que en las últimas décadas el concepto del hidrógeno como vector energético se ha extendido notablemente, con importantes mejoras en los métodos de obtención, almacenamiento y gestión del recurso y los residuos generados. El presente Trabajo Fin de Grado propone un paso más en la investigación y desarrollo de dichos sistemas mediante el uso de hidruros metálicos para el almacenamiento de hidrógeno y su posterior uso en sistemas AIP. El empleo de hidruros metálicos para el almacenamiento del vector energético supone una propuesta de vanguardia, con capacidades modulares que permiten un aprovechamiento eficiente del hidrógeno en pilas de combustible para la obtención de importantes mejoras del tiempo de inmersión en submarinos, así como una mayor adaptabilidad en cuanto a los requerimientos operativos que dichos vehículos suponen.
Simulación del proceso de obtención de bioetanol celulósico como combustible alternativo en unidades de la Armada
(Centro Universitario de la Defensa de Marín, 2022-04-30) Liarte Cabrera, Pedro; Maceiras Castro (advisor), Rocío; Alfonsín Pérez (advisor), Víctor; Pérez Rial (advisor), Leticia
En este Trabajo Fin de Grado se presenta la simulación de una planta completa para la obtención de bioetanol de tercera generación. La obtención del bioetanol se realizará a partir de residuo algal procedente de un proceso industrial de extracción de la carragenina de diferentes variedades de algas. Para ello se ha utilizado el software de libre distribución para procesos químicos industriales DWSIM. Para realizar la simulación se ha analizado el contenido celulósico del residuo algal para así tomarlo como punto de partida, para posteriormente comparar con los resultados obtenidos en anteriores Trabajos Fin de Grado y así verificar la simulación. Con el fin de analizar la influencia del pretratamiento en la obtención de bioetanol, se ha realizado el proceso con y sin pretratamiento químico, y además se han estudiado dos tipos de hidrólisis: ácida y enzimática. Asimismo, con la intención de optimizar el proceso, se estudia la variación del rendimiento del proceso en los distintos modos de operación variando la relación de mL de corriente ácida o enzimática a utilizar por g de muestra de residuo algal a tratar. Finalmente, se analizan los resultados de la simulación y se comparan con los obtenidos de manera experimental, con el fin de validar dicha simulación.
Simulación y análisis de prestaciones de un vehículo militar híbrido en serie
(2018-09) Cabezudo Carrascal, Jesús; Casqueiro Placer (advisor), Carlos; Alfonsín Pérez (advisor), Víctor
En este Trabajo de Fin de Grado se estudiarán las prestaciones de un vehículo militar híbrido en serie a través de simulaciones para posteriormente poder analizarlas y compararlas con las prestaciones del mismo vehículo original. Para ello se realizará un modelo matemático sobre el software de modelado y simulación Matlab®/Simulink® que será válido para distintos tipos de configuración permitiendo hacer comparaciones entre ellos. Antes de realizar el modelo, se han definido los conceptos teóricos y las ecuaciones que posteriormente se han modelado sobre diagramas de bloques tales como las fuerzas que actúan sobre la dinámica del vehículo, el motor eléctrico, las baterías o el motor de combustión. Finalmente, se han puesto en común todos estos bloques en uno único capaz de realizar simulaciones para cualquiera de las posibles configuraciones del vehículo. Por último y tras realizar diferentes simulaciones para cada una de estas configuraciones y con diferentes ciclos de conducción, entre los cuales se ha empleado un ciclo real, se han analizado los datos obtenidos y se han comparado con los datos del vehículo original de partida.

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