Trabajos Fin de Grado ETSIA - NIGMET Gradu Amaierako Lanak

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Automatización de recogida de datos de una cámara de meteoros
(2023) Barriuso Cervera, Alejandro; Yanguas Sayas, Patricia; Palacián Subiela, Jesús Francisco; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Biociencias; Nekazaritzako Ingeniaritzako eta Biozientzietako Goi Mailako Eskola Teknikoa
Un meteoro, popularmente conocido como estrella fugaz, es un fenómeno astronómico que se produce cuando una partícula de polvo, hielo o roca procedente del sistema solar entra en contacto con la atmósfera terrestre y provoca que el aire a su alrededor se ionice. Esta ionización conlleva un fenómeno luminoso que puede ser observado desde la corteza terrestre. El presente trabajo tiene como finalidad el desarrollo de un sistema automatizado para detectar durante periodos nocturnos dichos eventos astronómicos. El sistema consiste de una cámara IP con un sensor integrado de alta sensibilidad para una mejor visión durante la noche. La cámara se encuentra en el interior de una estructura de soporte y conectada a una Raspberry Pi 4B 4GB que cumple una doble finalidad. En primer lugar, ejecuta un software para controlar dicha cámara desde el atardecer hasta el amanecer de forma automática. En segundo lugar, tras el periodo de captura, procesa las imágenes para detectar la entrada de posibles meteoroides en la atmósfera terrestre. Toda la información recogida queda guardada para su posterior estudio. El bajo coste de esta estación de detección de meteoros permite que tenga un alto grado de escalabilidad. La instalación de varias cámaras en diferentes ubicaciones podría aumentar significativamente la precisión y fiabilidad de los datos recopilados a través de la triangulación de la trayectoria del meteoroide. Este sistema automatizado tiene el potencial de aumentar significativamente la eficiencia de la observación de meteoros y reduce el esfuerzo requerido para la recopilación de datos.
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Desarrollo de nuevos fotocatalizadores para la conversión de CO2 en combustibles sintéticos.
(2023) Rodríguez Manso, Raúl; Gandía Pascual, Luis; Almazán, Fernando; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Biociencias; Nekazaritzako Ingeniaritzako eta Biozientzietako Goi Mailako Eskola Teknikoa
Uno de los problemas medioambientales más importantes de la actualidad está en la liberación de CO2 a la atmosfera de forma antropogénica, a raíz del uso de combustibles fósiles a través de la actividad humana (industria, transporte, etc.). En estos momentos se está estudiando la forma de mitigar la elevada concentración del CO2 atmosférico para dar lugar a una población responsable con el medio ambiente y evitar así las consecuencias fatales que tiene este gas hacia la salud humana y el calentamiento global principalmente. Una de las propuestas más innovadoras tiene como objetivo la captura, conversión y revalorización del CO2 en compuestos de interés industrial, como por ejemplo a través de la reacción de Sabatier, convirtiendo el CO2 a metano, usando materiales nanoestructurados como catalizadores y luz solar como fuente de energía. Este trabajo tiene como objetivo el estudio de las síntesis de fotocatalizadores heterogéneos carbonosos obtenidos a través de la pirólisis controlada materiales porosos nanoestructurados de tipo MOF (Metal Organic Frameworks). El trabajo se ha centrado en el estudio de dos familias principalmente de MOFs: basados en níquel y basados en hierro. En ambos casos se han añadido pequeñas cantidades de otras especias metálicas (como el cobre, el cobalto o el titanio) para mejorar sus propiedades fisicoquímicas. La composición química se ha analizado mediante espectrometría de infrarrojos y se han evaluado las propiedades texturales de los catalizadores a través de sus isotermas de adsorción de N2 tanto de los materiales de partida como de los carbones obtenidos. Finalmente, la actividad catalítica ha sido evaluada en una selección de catalizadores a través de la metanación de CO2 en un reactor alimentado con una corriente de 5 mLSTP/min de mezcla de gas de reacción (con un ratio molar de 1:4, CO2 : H2) entre 75ºC y 475ºC. Los resultados obtenidos revelaron tasas de conversión de CO2 a CH4 hasta 75 mmol·g-1 ·h -1 , rendimientos de conversión de hasta 30% y elevada selectividad hacia metano a 475ºC para catalizadores de Fe y Ni embebidos en una matriz carbonosa. Por último, se proponen distintas vías de investigación surgidas a raíz de los resultados obtenidos a lo largo de este trabajo.
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Estimación del crecimiento de los bosques del Pirineo navarro bajo el cambio climático
(2023) Ayape Rodríguez, Aitor; Blanco Vaca, Juan Antonio; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Biociencias; Nekazaritzako Ingeniaritzako eta Biozientzietako Goi Mailako Eskola Teknikoa
En las próximas décadas el cambio climático podría tener un impacto en los ecosistemas forestales de montaña, especialmente en aquellos que están en zonas de transición entre clima mediterráneo y continental como los que encontramos en el Pirineo navarro. Para estudiar el efecto del cambio climático en estos bosques se utilizaron parcelas de estudio en las localidades de Aspurz (clima mediterráneo fresco, 650msnm) y Garde (clima continental fresco, 1350msnm) para tomar los datos de calibración del modelo FORECAST Climate, que se usó para simular el efecto de dos niveles de cambio climático y en un escenario control sin cambio climático. Para crear los escenarios de simulación RCP 4.5 y RCP 8.5 se tomaron las previsiones del Observatorio Pirenaico del Cambio Climático (OPCC). Cabe destacar que este observatorio no prevé disminución en las precipitaciones. Para la concentración de CO2 se tomaron las previsiones del quinto informe del IPCC. En cuanto al tipo de bosque, en cada caso se simularon pinares y hayedos puros y bosques mixtos al 50%:50% (comparando el stock máximo de ambas especias). Nuestros resultados indican que a excepción de los pinos en el sitio de Aspurz, se espera que todos los bosques tengan una mayor producción de biomasa de tronco a mayor cambio climático. El principal motivo sería que un aumento de las temperaturas en ausencia de aumento de la sequía alargaría el periodo de crecimiento. En particular, en el sitio continental (Garde), el aumento de las temperaturas eliminaría el frio como factor limitante del crecimiento, especialmente en otoño. Además, el aumento en la concentración de CO2 tendría un efecto fertilizante y optimizaría el uso del agua al reducir la apertura estomática. En el caso del sitio continental (Garde) se observa que el bosque mixto es más productivo que los puros, cosa que no ocurre en el mediterráneo (Aspurz). Por otro lado, vemos que en todos los casos el cambio climático provoca una menor acumulación de humus en el suelo, lo que se debería a que el aumento de la tasa de descomposición asociado al aumento de temperaturas supera el aumento en la producción de humus ligado al mayor crecimiento de los árboles. Esta mayor descomposición tendría también efectos fertilizantes en el bosque. Como conclusión, un aumento de las temperaturas y la concentración de CO2 sin aumento de la sequía (como está previsto para el Pirineo) podría aumentar la productividad de algunos bosques, sobre todo en sitios fríos (normalmente más altos).
Embargo
Evaluación de catalizadores soportados para la hidrogenación de CO2
(2023) Urbiola Los Arcos, Irati; Bimbela Serrano, Fernando; Navarro Puyuelo, Andrea; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Biociencias; Nekazaritzako Ingeniaritzako eta Biozientzietako Goi Mailako Eskola Teknikoa
Recientemente se ha desarrollado un notable interés en diversas estrategias encaminadas a valorizar CO2 proveniente de diferentes efluentes industriales, como pueda ser el CO2 obtenido en la producción de biometano a partir de biogás. Dicha valorización puede efectuarse a través de su hidrogenación con H2 producido a partir de electricidad renovable, bien para producir CH4, pudiendo ser empleado como gas natural sustituto (SNG), o CO, con el que se puede producir gas de síntesis. En este proceso, las dos principales reacciones son la metanación de óxidos de carbono, altamente exotérmicas, y la reacción inversa de desplazamiento de gas a agua, moderadamente endotérmica. Debido a las limitaciones termodinámicas y a la alta estabilidad de la molécula de CO2, es de suma importancia la selección de las condiciones de operación en las que se lleva a cabo la reacción, así como el empleo de un catalizador adecuado. Por ello, en este Trabajo Fin de Grado se han diversos catalizadores de Co soportados en la reacción de hidrogenación de CO2, con el fin de poder analizar el efecto de distintas variables sobre su comportamiento catalítico: método de síntesis, contenido de metal activo o soporte utilizado, entre otras. Los catalizadores 15 % Co/Al2O3 y 5 % Co/Al2O3 (IHI), preparados mediante el mismo método de impregnación a humedad incipiente, han obtenido resultados prometedores en cuanto a actividad y rendimiento y selectividad a CH4. Por otro lado, los catalizadores que contenían Mg en su soporte han presentado un mayor rendimiento y selectividad a CO, a pesar de obtener menores conversiones de CO2.
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Formación Matemática Preuniversitaria: perspectiva de un estudiante del grado de Ciencias
(2022) Herrero Lanzas, Paula Lucía; García Catalán, Olga Raquel; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Biociencias; Nekazaritzako Ingeniaritzako eta Biozientzietako Goi Mailako Eskola Teknikoa
Este TFE (Trabajo Fin de Estudios) parte de un problema: el salto abismal que me planteó el pasar de las matemáticas de bachillerato a las universitarias. Una vez detectado el problema a nivel personal y las carencias que encontré al llegar al grado en Ciencias que he cursado en la UPNA, se contrastaron estas carencias con otros alumnos del mismo grado y de carreras similares a través de un test para evaluar el impacto que tuvo en ellos dicho salto. Este test nos proporcionó información acerca de las flaquezas matemáticas en estudiantes, que tienen su arraigo en bachiller o incluso antes. Una vez estudiados los resultados, enmarcamos nuestro problema en un marco teórico que pudiera dar solución al mismo. A raíz de las respuestas del test, y basándonos en nuestro marco teórico, se ha planteado una unidad didáctica sobre las funciones y la introducción a la derivada. En toda ella se ha seguido una metodología de enseñanza basada en el entendimiento relacional.
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Métodos numéricos para problemas de flujo en medios porosos
(2023) Pimoulier Arbizu, Enrique; Portero Egea, Laura; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Biociencias; Nekazaritzako Ingeniaritzako eta Biozientzietako Goi Mailako Eskola Teknikoa
El objetivo de este trabajo es estudiar e implementar dos discretizaciones clásicas para problemas de flujo en medios porosos saturados descritos mediante el problema de Darcy. En primer lugar, estudiaremos el método de elementos finimos convencional aplicado a la ecuación de Poisson generalizada obtenida tras sustituir la expresión del flujo dada por la Ley de Darcy en la ecuación de continuidad. En segundo lugar, estudiaremos el método de elementos finitos mixtos aplicado a la formulación mixta original del problema de Darcy. En ambos casos deduciremos la formulación variacional, enunciaremos los principales resultados teóricos sobre existencia, unicidad y convergencia de soluciones y detallaremos el procedimiento seguido para su implementación en MATLAB, finalmente presentaremos algunos ensayos numéricos que corroboran las propiedades descritas para ambos métodos.
Embargo
Obtención, caracterización y ensayo de catalizadores de tipo HEO (High-Entropy Oxides) en la reacción de hidrogenación de CO2
(2023) Ugalde Azpiazu, Ainhoa; Gandía Pascual, Luis; Reyero Zaragoza, Inés; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Biociencias; Nekazaritzako Ingeniaritzako eta Biozientzietako Goi Mailako Eskola Teknikoa
En la actualidad, se está produciendo un auge en la obtención de energía renovable, llegando incluso en ciertos momentos valle de consumo en los que esta producción de energía limpia es mayor que la propia demanda para su consumo en aplicaciones convencionales. Por esta razón, estos excedentes cobran especial protagonismo para la producción de otro vector energético clave en un futuro muy próximo: el hidrógeno verde. Por otro lado, la cantidad de CO2, cada vez mayor, presente en la atmósfera supone un reto a la hora de plantear estrategias para eliminarlo. En este sentido, el H2 no solo es importante como fuente de energía limpia alternativa, sino que también es clave para el aprovechamiento de CO2 mediante reacciones para obtener otros productos, como pueden ser el CH4 y el CO, que son claves en la síntesis de compuestos de gran interés. Con el fin de llevar a cabo la reacción de hidrogenación de CO2 se pretende sintetizar un catalizador de tipo HEO a partir de sales de diferentes metales. Se han sintetizado dos lotes diferentes y se han caracterizado para determinar su composición química y sus propiedades texturales y físico-químicas. Adicionalmente, se ha procedido a ensayar el catalizador en la reacción de hidrogenación de CO2 bajo diferentes condiciones de operación, estudiándose la conversión y selectividad de la reacción para así determinar qué productos se pueden obtener.
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Reformado catalítico de biogás a gas de síntesis: una ruta hacia productos químicos más sostenibles
(2022) Zúñiga Sola, Esther; Bimbela Serrano, Fernando; Gandía Pascual, Luis; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y Biociencias; Nekazaritzako Ingeniaritzako eta Biozientzietako Goi Mailako Eskola Teknikoa
En la actualidad, existe gran urgencia por mitigar el efecto de los gases de efecto invernadero (CO2 y CH4 principalmente). Una de las formas de lograrlo y de ayudar a abastecer la alta demanda energética es la reutilización de estos gases a fin de obtener productos de interés. En el reformado de biogás se consigue convertir el CO2 y CH4 en H2 y CO (gas de síntesis) que, con un tratamiento posterior, dará otros productos de alto valor añadido como hidrocarburos de cadena larga o metanol, por ejemplo. Para que la reacción se lleve a cabo de forma selectiva en condiciones de operación razonables es necesario disponer de un catalizador que sea activo, estable y económicamente accesible. Los catalizadores basados en Co y Ni están ampliamente estudiados, pero presentan la problemática de su desactivación en las condiciones de reacción. El Rh y el Ru no presentan este problema, pero son caros y escasos. La clave está en encontrar una ruta sostenible de actuación y un catalizador que responda a las necesidades de la reacción. En este TFG se investigan catalizadores de Co y Rh en distintas vías de reformado para encontrar la ruta que dé mejores resultados.

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