Ingeniería y Arquitectura
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Item Instrumentación y puesta en funcionamiento de un fotoreactor para la evaluación de fotocatalizadores en la reducción fotocatalítica de dióxido de carbono en fase gaseosa(2018) Esquivel Cubillo, Silvia Elena; Durán Herrera, EstebanEl objetivo general del proyecto consistió en instrumentar y poner en funcionamiento un fotoreactor para evaluar fotocatalizadores en la reducción fotocatalítica de dióxido de carbono en fase gaseosa. El proyecto inició con una etapa de instrumentación y puesta en funcionamiento del equipo experimental. Se desarrolló dividiendo el equipo en cuatro subsistemas, subsistema de reacción, subsistema de humidificación de gas, subsistema de recirculación de fluido y subsistema de recolección de datos y monitoreo de condiciones del sistema. Se diseñaron los subsistemas y se eligieron los componentes más apropiados para asegurar la funcionalidad del equipo completo tomando en cuenta las condiciones que se debieron cumplir durante su operación. Se realizó el montaje, calibración de componentes, pruebas de hermeticidad del fotoreactor y demás procedimientos necesarios para asegurar la puesta en funcionamiento correcta del equipo experimental. El equipo experimental permite el monitoreo de humedad, temperatura, y flujo en las corrientes de gas, cuenta con la posibilidad de operar en sistema por lotes, sistema por lotes con recirculación y sistema de un solo paso, permite la toma de muestras de gas por medio de un septum, permite un incremento en la humedad relativa del gas de alimentación desde un 5 % hasta un 70 % y también permite el registro de todos los datos obtenidos por medio de los sensores para su análisis posterior por lo tanto se concluye que el equipo es funcional. Se recomienda utilizar un flujómetro calibrado para poder incrementar la confiabilidad de la calibración de los dispositivos de medición de flujo. La etapa final consistió en evaluar los fotocatalizadores en la reducción fotocatalítica de dióxido de carbono. Se realizaron tres corridas con el equipo, comenzando con una corrida preliminar, en la cual se sintetizó una pasta de dióxido de titanio puro fase anatasa, que posteriormente se inmovilizó en la superficie...Item Adaptación y puesta en marcha de un fotorreactor solar de tipo CPC para la producción de combustibles sintéticos a partir de la reducción fotocatalítica de dióxido de carbono(2018) Johnson Álvarez, Gustavo Adolfo; Durán Herrera, EstebanEl presente proyecto tiene como objetivo principal la adaptación y puesta en marcha de un fotorreactor solar, diseñado para llevar a cabo el proceso de fotorreducción de dióxido de carbono, con el fin de obtener combustibles sintéticos. El mismo fue llevada a cabo en el Centro de Investigación de Electroquímica y Energía Química (CELEQ) de la Universidad de Costa Rica. Primeramente, se valoró la situación inicial del equipo, el cual se encontraba en muy mal estado; debido a esto, todas las conexiones, tuberías, equipos de medición de datos, bomba y estructura del fotorreactor, fueron cambiados y construidos nuevamente, mientras que se reutilizaron un tanque de aluminio, un tanque de vidrio, los tubos del fotorreactor y el armazón principal. La configuración del mismo era de tipo CPC (colector parabólico compuesto), la cual se mantuvo igual debido a que era conveniente según los requerimientos operativos. Se agregó al sistema un sistema fotovoltaico para la alimentación de la bomba y el sistema de adquisición de datos, los cuales también se cambiaron por completo, para hacer el equipo completamente independiente de la red eléctrica y dar aún más énfasis al aprovechamiento solar, además de cambios en materiales como mangueras de combustible en PVC, involutas de acrílico, entre otros. Con el fin de validar el sistema construido en un proceso fotocatalítico, se realizó una corrida de validación utilizando como fotocatalizador un material compuesto de CdS al 45% en TiO2, el cual fue sintetizado en el laboratorio, en una concentración de catalizador de 0.5 g/L, empleando NaOH (1 g/L) como agente de sacrificio para la fotorreducción del dióxido de carbono, cuantificando metano como producto principal mediante cromatografía de gases. Se obtuvo que el equipo funciona sin ningún problema en términos mecánicos, con y sin el fotocatalizador, los sensores colocados miden correctamente y el sistema fotovoltaico funciona según...Item Diseño, construcción y puesta en marcha de un fotoreactor solar para la producción fotocatalítica de hidrógeno(2014) Gamboa Gamboa, Esteban,; Durán Herrera, EstebanLa presente investigación tiene como objetivo general diseñar construir y poner en marcha un fotoreactor solar para la producción fotocatalítica de hidrógeno. A partir de la investigación bibliográfica y en base a los requerimientos del equipo se seleccionó como configuración básica para el diseño del fotoreactor la de Colector Parabólico Compuesto (CPC), debido a su posibilidad de captar radiación difusa y a su sencilla adaptación para colectar los gases generados. Se determinó que el material más idóneo para confeccionar la superficie reflectora es el aluminio, debido a su buena reflectividad en los espectros ultravioleta y visible, así mismo el vidrio borosilicado es el mejor material para los tubos absorbedores, dado su bajo costo y su buena absorbancia en el espectro ultravioleta, así como en el visible. Se decidió construir un CPC no concentrador con los tubos orientados de norte a sur, a fin de captar la mayor cantidad de radiación a través del día. La construcción y puesta en marcha del equipo se llevó a cabo en el Centro de Electroquímica y Energía Química de la Universidad de Costa Rica (CELEQ). Como material para la superficie reflectora se empleó una lámina de aluminio donada por la empresa CVG ALUNASA, con un espesor de 0,05 mm. Para los tubos absorbedores se emplearon 8 tubos de vidrio Pyrex¿, con los que se disponía en el CELEQ, con un diámetro interno de 2,190 cm y una longitud de 1,22 m. Además se instaló una bomba de ½ HP (373 W). Las pruebas realizadas en el equipo muestran que todos sus elementos muestran hermeticidad y resistencia hasta una presión de 30 psia (206,85 kPa). El flujo de operación del equipo con la válvula de control de flujo completamente abierta es de 4,196 x 10-4 m3/s. Las pérdidas de radiación debido a las sombras generadas en el sitio que se colocó el equipo son de un 3,8 % anual. No se obtuvo producción alguna de hidrógeno tras probar el equipo con radiación solar...