Person: Uriz Doray, Irantzu
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Uriz Doray
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Irantzu
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Ciencias
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0000-0001-6915-6490
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810432
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Publication Open Access Aprendiendo la densidad a través de sus causas microscópicas. Propuesta de innovación educativa para la ESO(2019) Uriz Doray, Irantzu; Napal Fraile, María; Facultad de Ciencias Humanas y Sociales; Giza eta Gizarte Zientzien FakultateaLa densidad, a pesar de ser un concepto que es fundamental en varias disciplinas relacionadas con las ciencias básicas, ocasiona muchas dificultades de comprensión. Se trata de un concepto abstracto, que los alumnos y alumnas suelen interpretar como demasiado teórico y alejado del uso en su realidad cotidiana. Esto resulta en una comprensión de la densidad superficial en la que, generalmente, queda limitada a la aplicación de una fórmula matemática para calcular su valor numérico. Este trabajo persigue desarrollar una propuesta de innovación educativa para la mejora del proceso de enseñanza -aprendizaje de la materia y la densidad. Para ello, se diseñan e implementan en aula una serie de actividades fundamentadas en trabajar, por un lado, las causas microscópicas de la densidad y, por otro, la causalidad relacional intrínseca de la densidad. Se ha visto que para llegar a alcanzar un conocimient o significativo de lo que es la densidad, es necesario profundizar en el conocimiento de la naturaleza microscópica de la materia, utilizar modelos representativos adecuados y realizar experiencias de laboratorio significativas y cercanas al alumnado. Además, todo esto debe ir acompañado de metodologías activas que mejoren los procesos de reflexión y razonamiento del alumnado.Publication Open Access Procesados de combustibles en microrreactores para la producción de H2: estudio mediante dinámica de fluidos computacional (CFD)(2015) Uriz Doray, Irantzu; Arzamendi Manterola, María Cruz; Gandía Pascual, Luis; Química Aplicada; Kimika AplikatuaEl principal objetivo que se plantea en esta memoria de tesis doctoral es el desarrollo de modelos CFD que permitan analizar los fenómenos que gobiernan el funcionamiento de reactores de microcanales de pared catalítica en las reacciones en fase gaseosa implicadas en los procesos de obtención de hidrógeno y gas de síntesis mediante reformado de metano y alcoholes. Los modelos CFD deben ser lo más representativos posible del comportamiento de estos microrreactores, para que así puedan ser útiles de cara a la mejora del diseño de estos dispositivos y en la exploración de su comportamiento bajo diferentes condiciones de operación. Junto con este objetivo global se plantean una serie de objetivos parciales: - Implementación en los códigos CFD de las ecuaciones cinéticas de las distintas reacciones objeto de estudio. - Estudio del efecto de la dimensión característica de los microcanales y estudio paramétrico de los diferentes procesos. - Estudio hidrodinámico del comportamiento de los sistemas de distribución del fluido en los microcanales. - Integración térmica de procesos en los microrreactores. - Análisis de la influencia de las pérdidas de calor. La investigación que se ha llevado a cabo durante este periodo de tesis doctoral ha dado lugar por el momento a 6 publicaciones científicas que se desglosan en 5 artículos en revistas indexadas en el JCR-Sci (Journal Citation Report, Science Edition) y un capítulo de libro. Los artículos se encuentran publicados en revistas situadas en el primer cuartil dentro de la categoría de Ingeniería Química y, en su conjunto, han recibido 43 citas (Web of Science, Thomson Reuters) hasta el momento en que se ha redactado esta memoria. Mi contribución a estos trabajos ha consistido en la elaboración de los modelos CFD de los microrreactores así como el estudio mediante simulación de la influencia de las condiciones de operación y de la dimensión característica en su comportamiento (análisis y discusión de resultados). Para elaborar estos modelos, ha sido necesario construir las geometrías de los modelos y discretizarlas. Así mismo, seleccionar los métodos de cálculo numérico, incluyendo la implementación de las ecuaciones cinéticas de las reacciones implicadas. Los resultados de las simulaciones se han comparado, cuando ha sido posible, con resultados experimentales de colegas de otros grupos de investigación con los que se mantienen colaboraciones, o bien con resultados publicados en la literatura. En cuanto al trabajo realizado en la elaboración del capítulo de libro, mi trabajo ha consistido en la realización de la revisión bibliográfica. En el capítulo 2 se recoge una reproducción de estos artículos con indicios de su calidad. En el capítulo 3 se presentará un resumen de los resultados más sobresalientes alcanzados. En el capítulo 4 se recogen las conclusiones del estudio. Finalmente, en el Anexo se recopilan algunos detalles de los modelos CFD desarrollados.Publication Open Access Kinetic analysis and CFD simulations of the photocatalytic production of hydrogen in silicone microreactors from water-ethanol mixtures(Elsevier, 2017) Castedo, Alejandra; Uriz Doray, Irantzu; Soler, Lluís; Gandía Pascual, Luis; Llorca Piqué, Jordi; Kimika Aplikatua; Institute for Advanced Materials and Mathematics - INAMAT2; Química AplicadaSilicone microreactors containing microchannels of 500 μm width in a single or triple stack configuration have been manufactured, coated with an Au/TiO2 photocatalyst and tested for the photocatalytic production of hydrogen from water-ethanol gaseous mixtures under UV irradiation. Computational fluid dynamics (CFD) simulations have revealed that the design of the distributing headers allowed for a homogeneous distribution of the gaseous stream within the channels of the microreactors. A rate equation for the photocatalytic reaction has been developed from the experimental results obtained with the single stack operated under different ethanol partial pressures, light irradiation intensities and contact times. The hydrogen photoproduction rate has been expressed in terms of a Langmuir-Hinshelwood-type equation that accurately describes the process considering that hydrogen is produced through the dehydrogenation of ethanol to acetaldehyde. This equation incorporates an apparent rate constant (kapp) that has been found to be proportional to the intrinsic kinetic rate constant (k), and that depends on the light intensity (I) as follows: kapp = k·I0.65. A three-dimensional isothermal CFD model has been developed in which the previously obtained kinetic equation has been implemented. The model adequately describes the production of hydrogen of both the single and triple stacks. Moreover, the specific hydrogen productions (i.e. per gram of catalyst) are very close for both stacks thus suggesting that the scaling-up of the process could be accomplished by simply numbering-up. However, small deviations between the experimental and predicted hydrogen production suggest that a fraction of the radiation is absorbed by the microreactor components which should be taken into account for scaling-up purposes.Publication Open Access Operation strategies guideline for packed bed thermal energy storage systems(Wiley, 2019) Ortega-Fernández, Íñigo; Uriz Doray, Irantzu; Ortuondo, Asier; Hernández, Ana Belén; Faik, Abdessamad; Loroño, Iñaki; Rodríguez-Aseguinolaza, Javier; Ciencias; ZientziakPacked bed thermal energy storage (TES) systems have been identified in the last years as one of the most promising TES alternatives in terms of thermal efficiency and economic viability. The relative simplicity of this storage concept opens an important opportunity to its implementation in many environments, from the renewable solar-thermal frame to the industrial waste heat recovery. In addition, its implicit flexibility allows the use of a wide variety of solid materials and heat transfer fluids, which leads to its deployment in very different applications. Its potential to overcome current heat storage system limitations regarding suitable temperature ranges or storage capacities has also been pointed out. However, the full implementation of the packed bed storage concept is still incomplete since no industrial scale units are under operation. The main underlying reasons are associated to the lack of a complete extraction of the full potential of this storage technology, derived from a successful system optimization in terms of material selection, design, and thermal management. These points have been evidenced as critical in order to attain high thermal efficiency values, comparable to the state-of-the-art storage technologies, with improved technoeconomic performance. In order to bring this storage technology to a more mature status, closer to a successful industrial deployment, this paper proposes a double approach. First, a low-cost by-product material with high thermal performance is used as heat storage material in the packed bed. Second, a complete energetic and efficiency analysis of the storage system is introduced as a function of the thermal operation. Overall, the impact of both the selected storage material and the different thermal operation strategies is discussed by means of a thermal model which permits a careful discussion about the implications of each TES deployment strategy and the underlying governing mechanisms. The results show the paramount importance of the selected operation method, able to increase the resulting cycle and material usage efficiency up to values comparable to standard currently used TES solutions.