The storage of hazardous materials is a necessary part of the life cycle and operation of any process plant, which intrinsically entails certain hazards and dangers. The results of historical analysis reveal that 17% of major accidents in the process industry occur in storage terminals, and the NFPA of the USA reported that in 2009, 13% percent of the major fire accidents that occurred in that country took place in storage installations, causing $69,980,000 in losses. Therefore, it is clear that a methodology for the optimization of the design of storage terminals from a safety point of view could be very useful. A method that allows doing this, through the combination of Quantitative Risk Assessment, Inherently Safer Design and mathematical optimization, has been developed in this thesis. This methodology has been applied to a real life case study, obtaining results that validate it as a useful tool in the design of storage terminals.

La modelació del transport reactiu multifàsic (TRMF) involucra la simulació del flux de fases fluïdes, el transport de compostos químics i energia, i les reaccions químiques. La majoria dels codis de transport reactiu desacoblen els càlculs de flux de fases del transport reactiu. Aquesta metodologia que s'utilitza per resoldre diversos problemes de TRMF resulta inadequada per adreçá problemes com ara l'evolució de piles de deixalles mineres o la salinització de sòls a on poden trobar-se solucions concentrades o condicions d'extrema sequedat. En aquests casos la quantitat d'aigua líquida pot ser tan petita que tant el vapor com la precipitació mineral poden afectar el seu balanç. Wissmeier i Barry (2008) han desenvolupat un codi que acobla el terme font químic i els càlculs de flux, però solament serveix per a casos on el transport està limitat a la fase líquida. Tot i això, sota aquestes condicions, el transport de gas pot ser important i l'activitat de l'aigua que controla la pressió de vapor es pot veure afectada tan per efectes capil·lars com ara de la salinitat. A més, certes paragènesis (les que produeixen punts invariants) poden fixar l'activitat de l'aigua, produint que la geoquímica controli la pressió de vapor, la qual és una variable clau per simular correctament el flux de gas. Per tant, una solució que acobli el flux de fases i el transport reactiu és necessària.El principal objectiu d'aquesta tesi és desenvolupar un codi de TRMF capaç de representar la influència de la geoquímica sobre els fluxes i el transport en solucions concentrades i condicions d'extrema sequedat. Com objectiu secundari s'estudien alguns casos sota aquestes condicions.En primer lloc, es discuteix l'acoblament de la salinitat i la pressió de vapor (i per tant l'evaporació), i es presenta un mètode per calcular l'evolució de sistemes altament salins. Es fa especial èmfasi en la valoració de punts invariants, on l'activitat de l'aigua és controlada pel conjunt de minerals precipitats. El mètode és contrastat contra un experiment d'evaporació d'una salmorra natural rica en MgSO4 i amb un model simplificat d'una llacuna salobre perenne. Els resultats obtinguts indiquen que la paragènesis mineral pot tenir una influència considerable sobre l'evolució de sistemes salobres en fixar la composició química durant un interval considerable de temps.En segon lloc, es discuteix l'evolució d'una solució concentrada en un mitjà porós. En aquestes condicions l'evaporació es veu afectada no solament per efectes de la salinitat sinó també per capil·lars, i per processos de transport. Es presenta una formulació composicional per TRMF que considera els efectes de l'acoblament entre processos geoquímics i hidrodinàmics, i es discuteixen alguns aspectes en relació a la seva solució numèrica. Els avantatges d'aquesta formulació són il·lustrades mitjançant la simulació de l'efecte de la deshidratació mineral en els processos hidrodinàmics en una columna de guix en condicions d'extrema sequedat. Els resultats indiquen que els efectes acoblats poden tenir una influència significativa en l'evolució de sistema.Finalment, presentem la implementació del codi. Es discuteix la importància de la flexibilitat en el desenvolupament de codis de transport reactiu mitjançant la programació orientada a objectes. Es presenten les principals classes que utilitza el codi i com interaccionen entre elles. El codi s'utilitza per modelar un experiment d'evaporació d'una columna de sorra saturada en una solució de MgSO4. La interacció entre processos hidrodinàmics i geoquímics és analitzada. Els resultats obtinguts mostren que l'aparició de punts invariants en l'extrem superior de la columna té un efecte apreciable en la valoració de la sortida de vapor i en la precipitació de sals en la columna. De fet, els punts invariants expliquen les fluctuacions espacials observades en la precipitació de sals. / Multiphase Reactive Transport (MPRT) modelling involves simulating flow of fluid phases, transport of species and energy, and reactions between species within the same or different phases. Reactive transport codes decouple phase flow calculations from reactive transport. This approach has been successfully applied to a wide range of MPRT problems, but it may be unsuitable for problems like the chemical evolution of unsaturated tailings or the salinization of soils, where concentrated solutions or extremely dry conditions are be reached. The amount of liquid water in these cases can be so small that both vapor and water in hydrated minerals can be significant for the water balance. Wissmeier and Barry (2008) developed a code which couples chemical sink-sources and water flow, but only for cases where transport is limited to unsaturated liquid phase. However, under these extreme conditions gas transport becomes important and water activity, which controls vapor pressure, is affected by capillary and salinity effects. Moreover, certain mineral paragenesis (the ones that produce invariant points) fix water activity, causing the geochemistry to control vapor pressure, which is a key gas flow variable. Thus, a fully coupled solution of phase fluxes and reactive transport is required for these conditions.The main objective of this thesis is to develop a general MPRT code capable of representing the effect of geochemistry on flow and transport for concentrated solutions under extreme dry conditions. As a secondary objective, the behavior of some cases under such conditions is studied. Different aspects of this code and different cases are discussed through the chapters of this thesis. First, coupling of salinity and vapor pressure (and thus evaporation rate) is discussed, and a method for computing the evolution of high salinity systems is presented. Special emphasis is placed on the treatment of invariant points, that are sets of minerals that fix water activity. The method is applied to a natural MgSO4-rich brine evaporation experiment and to a simplified model of a perennial saline playa lake. The results indicate that mineral paragenesis can have a considerable influence on the evolution of shallow brine systems by fixing chemical composition for a significant portion of time. Second, the evolution of concentrated solution in porous media is discussed. In this scenario evaporation is affected not only by salinity but also by capillary effects. Also transport is considered. A generalized compositional formulation for MPRT, which considers coupling effects between geochemical and hydrodynamic process problems, is presented. Some aspects related to its numerical solution are discussed as well. The advantages of the formulation are illustrated by simulating the effect of mineral dehydration on the hydrodynamic processes in a gypsum column that reaches extremely dry conditions. The results indicate this significantly affects the evolution of the system.Finally, implementation of the code is presented. The importance of flexibility for reactive transport codes and the way how objects oriented programming can facilitate this feature is discussed. The code's main classes and their interactions are presented. The code is used to model a laboratory experiment where a sand column saturated with an MgSO4 solution is subject to evaporation. Extreme dry conditions and high salinity content are reached in this experiment. The interaction between hydrodynamic and geochemical processes on the model is analyzed. Model results shows that the occurrence of invariant points on the top of the domain can have an appreciable effect on the outlet of vapor from the column and on the distribution of salt precipitates along the column. In fact, invariant points explain spatial fluctuation of salt precipitates.

En Tenerife, al igual que en el resto de las islas del Archipiélago Canario, los recursos hídricos superficiales son prácticamente inexistentes, siendo las aguas subterráneas las que aportan más del 90 % de los recursos hídricos que se consumen. En este contexto, el acuífero de Las Cañadas del Teide es, según el Plan Hidrológico Insular de Tenerife de 1996, la principal reserva de aguas subterráneas de la isla. Además, el acuífero de Las Cañadas posee una estrecha interacción con el sistema volcánico-hidrotermal del volcán Teide, que lo convierte en un potencial "trazador" de la actividad sismo-volcánica de la zonaEl objetivo general de esta tesis es la elaboración de un Modelo Hidrogeoquímico del acuífero de Las Cañadas que permita entender la evolución y comportamiento del acuífero, los procesos y condiciones que determinan las características físico-químicas e isotópicas finales de las aguas subterráneas y su interacción con el sistema volcánico-hidrotermal del Teide. Para la elaboración del Modelo Hidrogeoquímico ha sido necesario aplicar diversas metodologías geoquímicas, en las que cada una de las cuales no puede explicar por sí sola el funcionamiento físico y químico del sistema y producir un modelo conceptual, por lo que ha sido necesario la integración de todos los resultados para una mejor interpretación. Se ha elaborado un modelo físico del acuífero de Las Cañadas que también ha permitido realizar una primera aproximación de la geometría de la zona saturada, aportando nueva información al debate sobre el origen de la Caldera de Las Cañadas. Esta geometría se ha obtenido considerando los diferentes estudios geofísicos y geológicos realizados en años recientes en Las Cañadas, y la información litológica de las galerías, pozos y sondeos de la zona.Se ha realizado un estudio de las características químicas e isotópicas de la recarga a través del muestreo y análisis del agua de lluvia durante 18 meses a lo largo de un perfil N-S de Tenerife, que atraviesa el acuífero de Las Cañadas desde el nivel del mar hasta la Caldera de Las Cañadas, siendo los datos más completos, hasta la fecha, por su representatividad espacial y temporal. Debido a la complejidad del acuífero de Las Cañadas y de la cuantiosa información disponible desde el punto de vista hidroquímico, en la presente tesis se optó por no estudiar las variaciones temporales de las características hidrogeoquímicas del mismo, centrándose casi exclusivamente en describir la situación actual y usando principalmente los datos recopilados durante el desarrollo de la tesis en dos campañas de campo realizadas en los años 2004 y 2006. También se ha creado una Base de Datos Hidroquímica de Las Cañadas (BDHLC) que por primera vez integra y unifica gran parte de la información disponible, no sólo de las características físico-químicas e isotópicas de las aguas subterráneas del acuífero de Las Cañadas sino de todo Tenerife.El estudio de los procesos de interacción agua-roca-gases en el acuífero ha sido el centro de atención en gran parte de la presente tesis a través de estudios geotermométricos, diagramas de estabilidad mineral y de equilibrio químico y un modelado hidrogeoquímico. Los estudios de isótopos estables de oxígeno, hidrógeno y carbono han permitido determinar la principal área de recarga, así como el origen de las aguas subterráneas y del dióxido de carbono (CO2) disuelto en las mismas. Por último, también se ha cuantificado la aportación endógena y atmosférica de CO2 y de cloruros (Cl) a las aguas subterráneas, y se ha realizado un balance de masa de los mismos para el acuífero.En este trabajo también se ha llevado a cabo un estudio sobre el origen, características y distribución espacial de los gases disueltos en las aguas subterráneas del acuífero de Las Cañadas. Dicho estudio ha permitido comprobar que el control espacial de los mismos puede resultar una herramienta muy útil para la comprensión de la circulación del agua subterránea en dicho acuífero y para identificar las zonas de mayor conexión con el sistema volcánico-hidrotermal del Teide.Considerando los principales resultados de la geoquímica de las aguas subterráneas y de los gases disueltos en la presente tesis, el modelo propuesto del funcionamiento del sistema es que las aguas subterráneas de la zona de Las Cañadas están recibiendo un aporte directo de CO2 que disminuye el pH y favorece los procesos de interacción agua-roca, aumentando considerablemente su contenido salino, especialmente de Na y HCO3; las aguas antes de llegar a la zona de descarga del Valle de salida de Icod-La Guancha donde son captadas por las galerías y pozos, se alejan de las zonas con aporte de CO2, por lo que rápidamente aumentan su pH debido a procesos de desgasificación y/o consumo de CO2 en las reacciones de interacción agua-roca. A través de un balance de masas de cloruros en el acuífero se ha podido estimar en la Caldera de Las Cañadas un coeficiente de recarga medio de 0,75 (con una incertidumbre notable, aún no estimada), muy similar al valor de 0,69 obtenido por el Consejo Insular de Aguas de Tenerife en la misma región.Por último, esta tesis, además de presentar un modelo del funcionamiento del acuífero desde el punto de vista geoquímico, también provee de nuevos y cuantiosos datos para futuros estudios, relacionados directa e indirectamente con la hidrogeología (geotermia, vigilancia volcánica, etc.). / Surficial water resources are absent in Tenerife Island as they are in the other islands of the Canary Islands. For that reason, groundwaters represent more than 90% of the resources for water consumption. Within this picture, the Hydrologic Plan for Tenerife Island of 1996 considers the aquifer within Las Cañadas del Teide caldera as the main reserve of groundwater for the island. In addition, Las Cañadas aquifer has a close interaction with the volcanic-hydrothermal system of Teide volcano, making possible to use its chemical properties as potential "tracers" of the seismic-volcanic activity of the region. The general objective of this dissertation is to elaborate a Hydrogeochemical Model of Las Cañadas aquifer that explains the evolution and behavior of the aquifer, its processes and the conditions that determine the final physical-chemical and isotopic characteristics of the groundwater, and its interaction with the volcanic-hydrothermal system of Teide volcano. For the elaboration of this model, it was necessary to apply diverse geochemical methodologies. Each one of these methodologies cannot explain by themselves how the physical and chemical work the system to produce a conceptual model. For that reason, an integration of all the studies and results was done in order to get a better interpretation.The construction of the physical model of Las Cañadas aquifer has allowed the identification of the geometry of the saturated zone, which gives an important contribution to the debate about the origin of the Las Cañadas Caldera. This geometry was obtained throughout the study of the different geophysical and geologic studies at Las Cañadas Caldera that have been carried out in recent years, and the lithologic information of galleries, wells, and boreholes in the region.The chemical and isotopic characteristics of the water recharge have been studied throughout the sampling and analysis of rainfall during 18 months and along a profile N-S of Tenerife Island. This profile intercepts Las Cañadas from sea level to the North, crosses Las Cañadas Caldera, and then to the southern shore. This data is the most complete to date, due to its spatial and temporal coverage.Due to the complexity of Las Cañadas aquifer and the amount of information available from the hydrochemical point of view, in this dissertation, the transient variations of the hydrochemical properties of the aquifer are not studied. Instead, this dissertation is centered almost exclusively in describing the present day situation or snapshot of the aquifer. To achieve that, we are using mainly the data collected during the development of this dissertation in two field seasons during 2004 and 2006. A Hydrochemical Data Base for Las Cañadas Aquifer has been created unifying a large proportion of the available information, not only about the physical-chemical and isotopic characteristics of the groundwaters of Las Cañadas but also of the entire Tenerife Island.A large proportion of this dissertation is centered in studying the water-rock-gas interaction processes using geothermometric studies, mineral stability diagrams, chemical equilibrium, and hydrogeochemical modeling. The stable isotopes of oxygen, hydrogen, and carbon have allowed the identification of the recharge areas as well as the origin of the groundwaters and the dissolved carbon dioxide (CO2). Finally, the endogenic and atmospheric contributions of CO2 and chloride (Cl) to groundwater have been quantified, and mass balance of these components for the aquifer have been made.The origin, characteristics, and spatial distribution of dissolved gases in the groundwaters of Las Cañadas aquifer have been assessed in this work. This study has shown that the spatial distribution of these gases can be an important tool for the understanding of the circulation of groundwater in this aquifer and for the identification of zones of greater connection with the volcanic-hydrothermal system of Teide volcano.Taking into account the results of the groundwater geochemistry and the dissolved gases, the proposed model for Las Cañadas aquifer is as follows: 1) the groundwaters within the zone of Las Cañadas is getting a direct input of CO2 that decreases the pH and favors the water-rock interactions, increasing its salinity, especially the concentration of Na and HCO3; 2) the waters leave the high CO2 recharge zone before they reach the discharge zone at the output valley of Icod-La Guancha (where the water is tapped by several galleries), increasing the pH fast due to degasification processes and the consumption of CO2 in water-rock reactions.Using the chloride mass balance for the aquifer, it has been possible to determine a mean recharge coefficient equal to 0.75 (with a non-determined large uncertainty), similar to the 0.69 value obtained by the Insular Water Council of Tenerife for the same region.Finally, in addition to present a model for the functioning of the aquifer from the geochemical point of view, this dissertation provides new and many data for future studies that are related directly of indirectly with hydrogeology (geothermics, volcanic monitoring, etc.).

La creciente preocupación y concienciación de la sociedad respecto el medio ambiente, y en consecuencia la legislación y regulaciones generadas inducen a la modificación de los procesos productivos existentes en la industria química. Las configuraciones iniciales deben modificarse para conseguir una mayor integración de procesos. Para este fin se han creado y desarrollado diferentes metodologías que deben facilitar la tarea a los responsables del rediseño.El desarrollo de una metodología y herramientas complementarias es el principal objetivo de la investigación aquí presentada, especialmente centrada en el desarrollo y la aplicación de una metodología de optimización de procesos. Esta metodología de optimización se aplica sobre configuraciones de proceso existentes y pretende encontrar nuevas configuraciones viables según los objetivos de optimización fijados.La metodología tiene dos partes diferenciadas: la primera se basa en un simulador de procesos comercial y la segunda es la técnica de optimización propiamente dicha. La metodología se inicia con la elaboración de una simulación convenientemente validada que reproduzca el proceso existente, en este caso una papelera no integrada que produce papel estucado de calidad, para impresión. A continuación la técnica de optimización realiza una búsqueda dentro del dominio de los posibles resultados, en busca de los mejores resultados que satisfazcan plenamente los objetivos planteados. Dicha técnica de optimización está basada en los algoritmos genéticos como herramienta de búsqueda, junto a un subprograma basado en técnicas de programación matemática para el cálculo de resultados. Un número reducido de resultados son finalmente escogidos y utilizados para modificar la simulación existente fijando la redistribución de los flujos del proceso. Los resultados de la simulación del proceso determinan en último caso la viabilidad técnica de cada reconfiguración planteada.En el proceso de optimización, los objetivos están definidos en una función objetivo dentro de la técnica de optimización. Dicha función rige la búsqueda de resultados. La función objetivo puede ser individual o una combinación de objetivos. En el presente caso, la función persigue una minimización del consumo de agua y una minimización de la pérdida de materia prima. La optimización se realiza bajo restricciones para alcanzar este objetivo combinado en forma de una solución de compromiso. Producto de la aplicación de esta metodología se han obtenido resultados interesantes que significan una mejora del cierre de circuitos y un ahorro de materia prima, sin comprometer al mismo tiempo la operabilidad del proceso producto ni la calidad del papel. / The growing awareness of the civil society for the environment and the resulting regulations introduced has modified chemical industry production processes. Existing process configuration should be modified to reach an integrated process design. Methodologies are required to support process reconfiguration during the integrated process design.The development of a methodology and its related tools is the goal of the research presented here. The focus lies on the development and application of a process optimization methodology. This optimization methodology starts with an existing process configuration and looks for feasible new configurations according to objectives fixed.The whole methodology has two differentiated parts: a commercial process simulation tool and the process optimization technique. Methodology starts with a validated process simulation reproducing existing process, in this case a non integrated paper mill producing coated high grade printing paper. Then process optimization technique performs a search in domain of possible results, looking for best results satisfying the objectives stated. Optimization technique is based on genetic algorithms as a search tool, coupled with mathematic linear programming. A pool of retained results is introduced into process simulation as process flows redistribution. Process simulation results determine feasibility of each reconfiguration. Objectives of process optimization are defined in an objective function in the optimization technique. Such function rules the search of results. Objective function could contain a single objective or a combination of objectives. In this case, objective function is defined to reach water consumption minimization and material loss minimization. Optimization was carried out under constraints to reach combined goals in a trade-off solution. As a result of optimisation methodology application interesting results were obtained enhancing system closure and raw materials savings while keeping process operability and paper quality.

Los procesos industriales en operación deben ser evaluados periódicamente para satisfacer las demandas económicas (coste de producción, eficiencia, etc.) y medioambientales (disminución de emisiones atmosféricas, residuos, etc.) a las que se ven sometidos. Una de las formas de hacer esta tarea es mediante el retrofit.El objetivo de este trabajo fue desarrollar una metodología para el retrofit de procesos químicos basada en representaciones jerárquicas para hacer mas eficiente y menos costosa la evaluación de nuevas condiciones de operación.La metodología se fundamenta en:- La aplicación de manera inversa del procedimiento de diseño jerárquico de Douglas [Douglas, 1988].- La representación de procesos mediante diagramas de bloques genéricos de Turton [Turton et al., 1998].- La estructura básica de los sistemas basados en conocimientos (base de conocimiento, motor de inferencia e interfaz de usuario) [Han et al., 1996].La metodología que se planteo para el retrofit de proceso integra conocimientos relacionados con el retrofit, diseño, síntesis y análisis de procesos, de forma que se logró diseñar e implementar herramientas informáticas de apoyo al retrofit de procesos. Además de los conocimientos de ingeniería química antes mencionados, se incorporaron conocimientos del área de ingeniería informática para desarrollar un sistema basado en conocimientos utilizando algoritmos computacionales de comunicación, visualización y técnicas de inteligencia artificial.La metodología consiste de cuatro etapas generales:1. Extracción de la información.2. Análisis y representación de la información.3. Generación de alternativas de solución.4. Adaptación y evaluación de alternativas de solución.La metodología se implementó en un Sistema Basado en Conocimientos (SBC).El SBC está formado por tres prototipos informáticos y una ontología que sirve de base para un lenguaje común entre los prototipos. Los prototipos son:- HEAD (Hysys Extraction Data), el cual permite la extracción de información de procesos simulados con ayuda del simulador comercial Hysys.Plant .- AHA! (Automatic Hierarchical Abstraction tool) el cual realiza el análisis y la representación de la información proporcionada por HEAD mediante el enfoque de modelos múltiples. Uno de los objetivos de AHA! es la generación de niveles de abstracción que permitan al usuario comprender e identificar las secciones de un proceso químico.- RETRO (Reverse Engineering Tool for Retrofit Options), el cual realiza una búsqueda de secciones susceptibles de mejora con base en información proporcionada por el usuario y unos criterios funcionales, para posteriormente generar y evaluar alternativas de solución mediante un sistema de razonamiento basado en casos.El SBC ha sido validado con 50 procesos químicos. Ha sido aplicado detalladamente a los procesos de producción de amoniaco y acetona con resultados satisfactorios en cuanto a la reducción del tiempo y complejidad de las tareas de análisis, representación y generación de alternativas de solución durante el retrofit.Los avances y resultados de la investigación se han publicado en 9 artículos (3 en revistas internacionales, 1 en un libro y 5 en libros de congresos con revisores) y se han presentado en 10 congresos internacionales (7 ponencias y 3 pósters) y 3 nacionales (3 pósters). / Industrial processes require periodic evaluations to verify their normal operation, as much in economical as in technical terms. These evaluations are necessary due to changes in markets, safety and environmental legislation. It is necessary to satisfy these demands in order to investigate process alternatives that allow the optimal use of existing resources with the possible minimum investment. One way to make this task is by means of retrofit.The objective of this work is to develop a methodology for retrofit of chemical processes based on hierarchical representations. The concepts involved in the methodology are,- The application in inverse manner of hierarchical procedure for conceptual design of Douglas [Douglas, 1988]- The representation of processes by means of generic block diagrams from Turton [Turton et al., 1998].- The structure of knowledge based systems (knowledge base, inference machine and user interface) [Han et al., 1996].The proposed methodology has learning from retrofit, design, synthesis and analysis of processes, so that it was managed to design and implement support tools for retrofit of processes. Knowledge from computer science area in addition to knowledge from chemical engineering were applied in order to develop a knowledge-based system by using computational algorithms from communication, visualization and artificial intelligence techniques.The methodology consists of four general steps,1. Data extraction. Information of chemical process is extracted from an initial representation.2. Analysis and representation of information. Extracted information is abstracted at several levels based on a set of hierarchical functions, precedence rules and user information.3. Generation of alternatives. The alternatives are generated based on the new specification for the original process and a Case-Based Reasoning (CBR) system.4. Adaptation and evaluation. The generated alternatives are evaluated until their new specifications are satisfied.The methodology was implemented as Knowledge-Based System (KBS). The KBS has three prototypes and one ontology. The ontology is used as common language between the prototypes. The prototypes are,- HEAD (Hysys Extraction Data) was developed in MS Visual Basic . The goal is to extract information from a process flow diagram (PFD) which is simulated in Hysys.Plant .- AHA! (Automatic Hierarchical Abstraction tool) is a prototype developed in Java that generates different levels of abstraction from the initial PFD in order to identify sections where retrofit can be applied.- RETRO (Reverse Engineering Tool for Retrofit Options) includes a CBR system to retrieve from a library cases with equipment/devices (Units) or groups of them (Meta-units) which were similar to the one selected by the user.A set of cases (Units and/or Meta-units) is obtained as output from the CBR system. The set is ordered according to similarity of cases. The user should take the most similar alternative and make the adaptation in a simulator (in our case, we have used Hysys.Plant ).The KBS has been validated with 50 chemical processes. It has been applied in detail to the processes of ammonia and acetone production with satisfactory results in reduction of time and complexity of the analysis, representation and generation of alternatives of solution during retrofit tasks.The advances and results of the research have been published in 9 articles (3 in international journals, 1 in a book collection and 5 in refereed conference papers).Also they have been presented in 10 international congresses (7 communications and 3 posters) and 3 nationals (3 posters).

L'urani es troba present en el medi a baixes concentracions en roques, sòls i aigua, però l'activitat industrial i el desenvolupament de la tecnologia nuclear ha suposat la generació de grans quantitats de residus i zones contaminades per urani principalment degudes a la mineria o al reprocessament de residus nuclears.Els residus procedents de les centrals nuclears, el més important el combustible nuclear gastat, es gestionen per tal d'immobilitzar-los i aïllarlos fins que hagin perdut la seva activitat.La migració i el transport de l'urani en un magatzem de residus estaran controlats per l'estabilitat de la matriu de UO2 (combustible) i la interacció de l'urani amb els materials del magatzem, entre d'altres. Els materials de ciment són molt utilitzats en l'emmagatzematge de residus nuclears. Les aigües que interaccionen amb aquests materials es caracteritzen per tenir pH molt elevats (10-13). Conseqüentment, és necessari conèixer la influència de les condicions de hiperalcalinitat en la solubilitat de l'urani i en el seu transport cap a la biosfera.Tot i que la indústria nuclear és la que genera la majoria dels residus d'urani, es poden trobar algunes zones contaminades a causa d'un tipus de residus coneguts com TENORM (Technologically enhanced naturally occurring radioactive material). Aquests residuss'associen a indústries no-nuclears, i la indústria del fosfat és una de les principals productores de TENORM. Els llots sedimentats al fons de l'embassament de Flix, contenen elevades concentracions d'urani a causa de la producció de fosfat bicàlcic. Conèixer la interacció de l'urani amb les fases sòlides que formen aquests sediments proporcionarà una informació molt valuosa per predir si aquesta zona suposarà un risc per l'ecosistema.Per tal de respondre a aquesta manca de recerca, la tesi s'ha estructurat de la següent manera:En el capítol 1 s'ha fet una introducció sobre les causes de la contaminació per urani i s'han descrit alguns dels processos que controlen la seva mobilitat en diverses zones contaminades. A més, s'ha fet un recull d'algunes de les tècniques espectromètriques que s'utilitzen per estudiar l'especiació aquosa d'urani així com les fases minerals.En el capítol 2 s'enumeren els objectius de la tesi i en el capítol 3 es descriuen les tècniques utilitzades per analitzar urani, posant un èmfasi especial en el TRLFS.El capítol 4 s'ha estudiat l'efecte de la concentració de peròxid d'hidrogen en la dissolució oxidativa del UO2 a pH hiperalcalins, i s'han determinat les velocitats d'oxidació i dissolució. La disminució de la velocitat d'oxidació podria estar relacionada amb les propietats àcid-base del peròxid d'hidrogen (H2O2/HO2-). A més, s'ha estudiat l'efecte del peròxid d'hidrogen en la solubilitat del Na2U2O7 i en l'especiació del U(VI) en a pH 12. Els estudis espectroscòpics han mostrat que l'urani es complexa amb el peròxid, fet que ha permès explicar l'augment de la solubilitat del Na2U2O7 en presència de peròxid.En el capítol 5 s'ha estudiat el transport del U(VI) en diversos materials: ciment, formigó i morter. Els valors de Rd obtinguts indiquen una forta retenció de l'urani. S'han fet estudis de solubilitat d'urani en aigües equilibrades amb ciment i s'ha conclòs que el CaU2O7 podria ser la fase que controla la solubilitat. Per explicar els resultats obtinguts, s'ha proposat un model de sorció basat en el model de capa difosa.Finalment, el capítol 6 s'ha estudiat l'especiació de l'urani en els sediments de Flix per avaluar la seva mobilitat. Per fer-ho s'ha aplicat el mètode de l'extracció seqüencial BCR i s'ha fet un estudi espectroscòpic mitjançant l'Espectroscòpia de Fluorescència Làser Resolta en el Temps (TRLFS). Els resultats del BCR indiquen que l'urani es troba majoritàriament en fases minerals, i en els estudis de TRLFS s'ha els espectres indiquen que l'urani podria trobar-se lligat al fosfat. / Uranium is present at low concentrations in the Environment in rocks, soils and water, but industrial activity and nuclear technology development have generated large volumes of waste and a lot of contaminated sites, mainly due to uranium mining and nuclear waste reprocessing.Nuclear waste, being spent nuclear fuel the most important, is disposed in a repository to ensure that radionuclide release into the environment will not occur or can be retarded to the extent that any radioactive dose eventually reaching the biosphere is within the limits required for human safety.In a nuclear repository, uranium migration will be controlled by UO2 matrix stability and uranium interaction with materials present in the repository. Cement materials are used as solid matrix for the long-term storage of several low and medium level radioactive wastes, and also in different structural parts of the high level nuclear waste repositories. The interaction of cement materials with groundwater produces significant modifications of the groundwater composition; in particular, the pH of the groundwater becomes highly alkaline and high silicon and calcium concentration. Consequently, the influence of high pH conditions within the repository construction on uranium solubility and their potential transport to the biosphere must be known.Although nuclear industry is the main uranium waste generator, there are also contaminated sites due to technologically enhanced naturally occurring radioactive material (TENORM). TENORM is typically associated with non-nuclear industries, being the phosphate fertilizer industry an important producer of TENORM. Polluted sediments in Flix water reservoir (Catalonia, NE Spain), are originated from wastes from a nearby dicalcium phosphate plant. The knowledge of uranium chemical forms in these sediments would provide important information to evaluate their environmental impact.In order to give a response on this lack of research, the thesis has been divided in the following parts:In chapter 1, an introduction about uranium contamination and some processes which affect its mobility in contaminated sites have been described. Furthermore, a review about spectrometric techniques for uranium speciation has been done.In chapter 2, objectives have been enumerated, and in chapter 3, techniques for uranium determination has been described, with special emphasis on TRLFS.In chapter 4, the influence of hydrogen peroxide concentration on oxidative dissolution of UO2 at pH 11 - 13 has been studied. A decrease of oxidation and dissolution rates has been observed when pH is increased. Decrease of oxidation rate could be related with acid-base equilibrium of hydrogen peroxide (H2O2/HO2-). Furthermore, hydrogen peroxide effect on Na2U2O7 solubility and on uranium speciation at pH 12 have been investigated. Several kinds of spectroscopic studies (TRLFS, ESI-MS, UV-vis) showed that uranium is complexed by hydrogen peroxide. These results allow explaining the increase of Na2U2O7 solubility in presence of hydrogen peroxide.In chapter 5, uranium uptake by cement, concrete and mortar has been studied. In sorption studies, high Rd values have been obtained. Moreover, uranium solubility in cement pore water has been studied. According to results obtained in these experiments, calcium diuranate could limit uranium solubility. In order to explain results obtained, a simplified sorption model, based on diffuse layer modelling, has been performed.Finally, in chapter 6, uranium speciation in contaminated sediments from Flix (Catalonia) has been studied due to the proximity to this environmental problem. Sequential extraction procedures and spectroscopic studies by Time Resolved Laser Fluorescence Spectroscopy (TRLFS) have been used. BCR results indicate that uranium is mainly present in mineral phases. Spectra obtained by TRLFS indicated that uranium could be probably linked to phosphate group.

Reuse of brines in the chlor-alkali industry can be benefitial both in terms of new material source for the industry and environmental impact reduction of the brines disposal. In this thesis, reuse of Seawater Reverse Osmosis Desalination brine as well as potash mine brine is studied. Seawater Reverse Osmosis from the El Prat Desalination Plant and potash mine brine from the Llobregat brine collector pipe were used for this study. These kinds of brines were chemically characterized using different analytical methods that had to be adapted to the hiigh saliniities of the samples. According to the composition results obtained and the literature reviewed, several treatments were evaluated to reach the membrane electrolysis process requirements of the chlor-alkali industry. Potash mine brine had high sodium chloride concentration and in consequence, only purification was studied. Electrodialysis, nanofiltration and precipitation were studied for brines concentration and primary purification. Experiments in the laboratory and in pilot plants were carried out. Pilot plants were designed and operated to determine the optimal conditions to treat the brines and design a feasible system to valorize the brines in the chlor-alkali industry using membrane electrolysis cells. Electrodialysis was demonstrated a feasible technology for SWD-RO brine concentration, as it concentrated the brine and at the same time produced some useful by-products that could be further valorized. Performance obtained was highly dependent on inlet temperature ! and current densities used. The optimal ED operation point was determined when working in a continuous mode at 0.5kA/m2 were 18L/h of 244 g/L NaCl with 0.16 kWh/kg NaCl energy consumption were obtained. A first purification of polyvalent ions was reached using ED. Nanofiltration efficiently removed polyvalent ions from both brines studied. The optimal operation point was around 20 bar in both cases. In the pilot plant, pressures higher than 20bar could not be evaluated due to fixed inlet flow. Removal of sulphates, calcium and magnesium was higher than 90%, 50% and 70% in both brines studied whereas NaCl was only removed by 12% maximum at 20bar, which was benefitial for its reuse. Removal of minor elements was also studied and depended on ionic radii as well as ionic charge. Precipitation using NaOH and Na2CO3 reagents was evaluated to remove calcium and magnesium from the brines at different inlet temperatures. Temperatures over 65ºC increased calcium purification per! formance, especially on SWD-RO brines which contained all the ! antiscala! nts of the RO process that avoided calcium carbonate and sulphate precipitation. In consequence, the amount of reactants needed to reach the optimal purification point was higher than the values reported in the literature. Nevertheless, purifications efficiencies higher than 95% could be obtained. Reactant order addition effect on the purification performance results obtained was not considered significant Precipitates obtained during the purification process could be further valorized.Integration of membrane and precipitation process was needed in order to efficiently treat the brines studied. Finally, a mathematical model to predict the concentration performance and design future experiments was developed and validated with the results obtained in the pilot plant.

El objetivo general de esta tesis fue demostrar la aplicación de la microespectroscopía del infrarrojo cercano (ATR-IRMS) combinada con análisis multivariante (soft independent modeling of class analogy) como una técnica analítica rápida, simple y robusta para obtener información clave cuando diversas tecnologías emergentes fueron utilizadas para producir emulsiones alimentarias o inactivar microorganismos. En la primera parte de la tesis, ATR-IRMS se utilizó para detectar si la proteína de suero de leche utilizada como emulsificante, estuvo implicada en los fenómenos de ensuciamiento detectados en las superficies de las membranas utilizadas para producir emulsiones de aceite de girasol en agua. Esta técnica también se utilizó para detectar fácilmente qué protocolo de limpieza aplicado para reducir el proceso de ensuciamiento era el más eficaz. En la segunda parte de la tesis, ATR-IRMS combinada con el análisis multivariado fue la técnica clave para detectar que estructuras celulares del patógeno E. coli O157:H7 fueron principalmente afectadas cuando se utilizaron tratamientos térmicos y campos eléctricos pulsantes de alta intensidad aplicados a pH 4.0 y 7.0 para inactivar esta bacteria. Los modelos de calibración construidos con los datos espectrales y los valores de los ciclos de inactivación de E. coli O157:H7 obtenidos con medios nutritivos y selectivos, mostrando una buena correlación y el potencial de ser utilizados para predecir las bacterias lesionadas por estas dos tecnologías. / The overall objective of this thesis was to demonstrate the application of attenuated total reflectance infrared microspectroscopy (ATR-IRMS) combined with multivariate analysis (soft independent modeling of class analogy) as a rapid, simple and robust analytical technique to obtain more insight when several emerging technologies are applied to produce food emulsions or inactivate microorganisms. In the first part of the thesis, ATR-IRMS was used to detect if whey protein was involved on the fouling phenomena detected to membrane surfaces used to produce sunflower oil and water emulsions. This technique was also evaluated to easily detect which cleaning protocol used to reduce the fouling was the most effective between those tasted. In the second part of the thesis, ATR-IRMS combined with multivariate analysis was the key technique to detect the E. coli O157:H7 cell structures mainly affected by heat and pulsed electric fields treatments applied at pH 4.0 and 7.0. Calibration models were built up with the IR data and E. coli O157:H7 log cycles of inactivation showing good correlation and potential to be used to predict injured bacteria.

Mullite coatings deposited by chemical vapor deposition (CVD) have been introduced and proven as excellent candidates to protect silicon carbide (SiC) from severe pitting corrosion and recession, becoming part of the new generation of environmental barrier coatings (EBCs). In these coatings mullite columns nucleate from a thin vitreous silicon layer in contact with the substrate and can grow over a wide range of increasing Al/Si ratios in constant or graded compositions. This feature allows for obtaining Al-rich coatings at the outer surface (conferring superior corrosion protection to the substrate) while keeping the stoichiometric mullite composition at the interface (representing great adhesion because of the good match with SiC). Although the excellent performance of these coatings in corrosive environments has been proved, information about the mechanical behavior of these systems is quite limited. The mechanical properties and structural integrity of CVD mullite coatings on SiC substrates are key issues facing the implementation of these systems in real applications. The study of such aspects constitutes the basis of this investigation. Considering the compositional variations, microstructure, and thickness of CVD mullite coatings, it is essential to evaluate their mechanical properties, and the structural integrity of the coated system, from a local perspective. In this regard, nanoindentation and nanoscratch appear as the most suitable techniques for this purpose. This investigation is based on implementing nanoindentation and nanoscratch tests, together with advanced characterization techniques, to evaluate the main local mechanical properties of mullite-based EBCs as well as to investigate the structural integrity of the coated systems. In doing so, columnar mullite coatings composed of stoichiometric (¿ 3) and increasing (¿ 5, 6, 7, 8, 11) Al/Si ratios, as well as compositionally graded coatings, were accounted for. Regarding stoichiometric coatings, main mechanical properties; i.e. hardness (Hf), elastic modulus (Ef), yield strength (sy) and fracture toughness (Kf), are asessed by means of nanoindentation. As a consequence of the columnar nature of coatings as well as the vitreous silicon layer from which they grow, properties were found to be slightly lower than the ones reported for bulk stoichiometric mullite. Also, properties ascribed to the coated system such as energy of adhesion (Gint) and interface fracture toughness (Kint), are assessed. Nanoscratch tests demonstrate great resistance of coatings to the sliding contact, as considerable plastic deformation ocurrs without significant damage. The effect of coating composition on its mechanical behavior is studied through evaluation of specimens with increasing Al/Si ratios. Enrichment in Al produce hardening, stiffening and enbrittlement of mullite coatings. Nevertheless, nanoscratch tests show that structural integrity of the systems is satisfactory since no complete loss of the coating material is registered. An enhancement in Hf and Ef is also evidenced through the thickness of coatings with graded compositions. Nanoscratch tests performed in the cross section of compositionally graded mullite coatings show an optimum combination of stiffness/hardness and cohesive/adhesive scratch strength, as compared to coatings with stoichiometric or extreme Al-enriched compositions. Finally, temperature and corrosion effects on the mechanical behavior are investigated. In stoichiometric mullite, the effect of high temperature is an increase in Hf and Ef, accompanied by a decrease in Kc, whereas none of these properties are altered for Al-rich and the compositionally graded coatings. In addition, nanoscratch tests show that the effect of temperature and hot-corrosion on the structural integrity of tested coatings may be considered as negligible. This is an interesting finding as CVD mullite coatings are expected to be used in gas turbines, under sam / Los recubrimientos de mullita depositados mediante deposición química de vapor (CVD) son excelentes candidatos para proteger el carburo de silicio (SiC) de la corrosión en ambientes de combustión, configurando la nueva generación de recubrimientos catalogados como barreras ambientales (EBCs). Estos recubrimientos de carácter columnar nuclean a partir de una fina capa vítrea rica en silicio y pueden crecer en un amplio rango de composiciones, siendo posible incrementar la proporción Al/Si de manera constante y gradiente. De este modo se obtienen recubrimientos ricos en aluminio en la superficie exterior (confiriendo al sustrato una alta protección frente a la corrosión) y a su vez se mantiene la composición estequiométrica en la intercara (lo que supone gran adhesion dado el buen ajuste mullita-SiC). A pesar de que se ha demostrado el excelente desempeño frente a la corrosion de estos recubrimientos, la información existente en la literatura acerca de su comportamiento mecánico es limitada. Las propiedades mecánicas e integridad structural de los recubrimientos de mullita depositados sobre SiC son factores cruciales a la hora de implementar dichos sistemas en aplicaciones reales. El estudio de estos aspectos constituye la base de esta investigación. Teniendo en cuenta las características de los recubrimientos, resulta esencial evaluar sus propiedades desde una perspectiva local. En este sentido, la nanoindentación y el nanorayado son las técnicas más apropiadas para tal propósito. Esta investigación se basa en la implementación de ensayos de nanoindentación y nanorayado, en complemento con técnicas avanzadas de caracterización, para evaluar a escala local las propiedades mecánicas de recubrimientos de barrera ambiental basados en mullita, así como para evaluar la integridad structural de los sistemas recubiertos. Para ello, se dispuso de recubrimientos con composiciones de Al/Si estequiométricas (≈ 3) e incrementales (≈ 5, 6, 7, 8, 11), además de recubrimientos de composición gradiente. En cuanto a los recubrimientos de composición estequiométrica, su dureza (Hf), modulo elastico (Ef), límite elastico (σy) y tenacidad de fractura (Kf), se estiman mediante nanoindentación. Como consecuencia del carácter columnar de los recubrimientos, así como de la capa vítrea de silicio a partir de la cual crecen, las propiedades mecánicas encontradas son ligeramente menores que las reportadas para mullita estequiométrica policristalina. La energía de adhesión (Gint) y la tenacidad de fractura de la intercara (Kint) son también estimadas. Estos recubrimientos presentan gran resistencia al contacto deslizante, dado que soportan deformaciones plásticas considerables sin sufrir un daño significativo. El efecto del enriquecimiento en aluminio es el endurecimiento, el aumento en la rigidez y la disminución de la tenacidad en los recubrimientos de mullita. No obstante, los ensayos de nanorayado demuestran una integridad estructural satisfactoria de los sistemas recubiertos estudiados, ya que no se observan pérdidas significativas de material del recubrimiento. Los nanorayados sobre secciones transversales indican que las capas de composición gradiente presentan una combinación óptima de rigidez/dureza y resistencia adhesiva/cohesiva al nanorayado. Finalmente, se investigan los efectos de la temperatura y corrosión sobre el comportamiento mecánico de los recubrimientos. Las altas temperaturas ocasionan un incremento de Hf y Ef, acompañado por una caida en Kc, en recubrimientos estequiométricos, mientras que dichas propiedades permanecen practicamente constantes en recubrimientos ricos en aluminio y gradientes. Adicionalmente, el efecto combinado de temperatura y corrosión tiene un efecto menor sobre la integridad estructural de los recubrimientos ensayados tras los ensayos de nanorayado. Éste es un resultado interesante dado que estos recubrimientos se espera que sean utilizadas en aplicaciones bajo condiciones similares a las aquí

La utilització dels ultrasons en sistemes d’adobament vegetal presenta avantatges respecte els sistemes més consolidats en la indústria en l’actualitat: adobaments vegetals dinàmics on s’utilitzen els bombos com a reactor, i adobaments vegetals estàtics o s’utilitzen les tines com a reactor. Els adobaments vegetals dinàmics s’utilitzen en la majoria d’articles adobats al vegetal i presenten un temps de procés reduït(1 a 4 dies) basat en la ràpida difusió del taní degut a l’elevat efecte mecànic que es produeix a l’interior dels bombos. En contrapartida aquest efecte és el causant de danys irreversibles en la dermis de la pell que poden reduir la qualitat del producte considerablement. Els adobaments vegetals estàtics s’utilitzen principalment en aquells articles (soles i similars) on l’oferta de taní per adobar la pell és tan elevada que ni el correcte control dels principals paràmetres que intervenen en l’adobament eviten danys molt greus en la dermis de la pell. En aquest casos s’opta per sistemes estàtics d’adobament on la pell es submergeix en tines a diferent concentració de taní per dur a terme l’adobament. En aquests sistemes l’efecte mecànic és pràcticament nul, però el temps de procés és llarg (7 a 90 dies) fet que redueix la productivitat i obliga a gestionar un estoc més elevat. L’objectiu principal d’aquesta tesi és dissenyar un sistema d’adobament vegetal per ultrasons a nivell industrial que aprofiti els avantatges dels sistemes que s’utilitzen actualment i n’eviti les seves problemàtiques a fi i efecte d’aconseguir un producte final amb una major qualitat i amb un grau d’optimització del procés que el permeti ser viable industrialment. El sistema preveu utilitzar la potència ultrasònica per disminuir la grandària molecular de les micel·les de taní i així aconseguir una ràpida difusió a través de la pell, sense necessitat d’aplicar efecte mecànic a bombo, i accelerant molt el procés respecte a un sistema estàtic. / The use of ultrasound in the vegetable tanning processes, show nowadays, some advantages compared with the standard industrial systems like: dynamic vegetable tanning processes where drums are used as a reactor and static vegetable tanning processes where pits are used as a reactor. The dynamic vegetable tanning process is the most common method to produce full vegetable tanned articles. The production time is quite short (between 1 to 4 days), based on the quick diffusion of the vegetable agents due to mechanical effect produced inside the drums. In contrast, the mentioned mechanical effect can produce irreversible damages in the grain side that decreases the quality of the final product. The static vegetable tanning processes are mainly used in those kind of articles (sole Leather and similar) where the amount of tanning agents to make the product is so high that even the right control of the main parameters involved in the process can't avoid heavy damages in the grain side. With this kind of articles, the skins are immersed in pits with different tannin offers. In this case, the mechanical effect is none, which makes the process long in time (between 7 to 90 days). This point reduces the productivity and forces to administrate a bigger leather stock. The main objective of this PhD is to design a vegetable tanning process assisted by ultrasound, which could take advantage from the standard processes used nowadays and could solve the problems related with each one. This could bring us to a final product with a better quality and a possible process optimization that could make it industrially viable. The system uses the ultrasound waves to reduce the molecular size of the tanning agent's micelles, producing a quick diffusion through the skin without the use of any mechanical effect, and speeding up the process compared to the static system. In order to achieve the exposed objectives the thesis has been structured in 3 parts: Initial study: Pilot study to determine the performance of the parameters involved in the ultrasonic tannage and selection of the ideal conditions in order to prepare the next steps of the process. Study in the penetration stage: Based on the results obtained in the pilot study, an assessment in the penetration stage is proposed. In this phase, the parameters that take part in the tanning agent's diffusion all over the fiber structure of the skin will be studied. Study in the fixation stage: Based on the results obtained in the penetration stage the study in the fixation stage will be proposed. In this phase, the parameters performing in the fixation of the tanning agents will be studied once it has penetrated completely, in order to optimize the fixation and complete the tanning process. In order to evaluate the trials done in the experimental stages, the tanning degree will be used as an indicator. This parameter links the percentage of fixed tannin with the percentage of hide substance, enabling to quantify the absorption. Due to the difficulty to obtain this parameter and the amount of trials done to make this thesis, it will be worth to use new methodologies to obtain this value for future studies. After assessing the 3 stages, an ultrasonic working process alternative to the existing systems will be proposed. / La utilización de los ultrasonidos en sistemas de curtición vegetal presenta ventajas frente a los sistemas más consolidados en la industria en la actualidad: curticiones vegetales dinámicas donde se utilizan los bombos como reactor, y curticiones vegetales estáticas donde se utilizan las tinas como reactor. Las curticiones vegetales dinámicas se utilizan en la mayoría de artículos curtidos al vegetal y presentan un tiempo de proceso reducido (1 a 4 días) basado en la rápida difusión del tanino debido al elevado efecto mecánico que se produce en el interior de los bombos. En contrapartida este efecto es el causante de daños irreversibles en la dermis de la piel que pueden reducir la calidad del producto considerablemente. Las curticiones vegetales estáticas se utilizan principalmente en aquellos artículos (suelas y similares) donde la oferta de tanino para curtir la piel es tan elevada que ni el estricto control de los principales parámetros que intervienen en la curtición evitan daños muy graves en la dermis de la piel. En estos casos se opta por sistemas estáticos de curtición donde la piel se sumerge en tinas a diferente concentración de tanino para realizar la curtición. En estos sistemas el efecto mecánico es prácticamente nulo, pero el tiempo de proceso es largo (7 a 90 días) hecho que reduce la productividad y obliga a gestionar un stock más elevado. El objetivo principal de esta tesis es diseñar un sistema de curtición vegetal por ultrasonidos a nivel industrial que aproveche las ventajas de los sistemas que se utilizan actualmente i evites sus problemáticas a fin y efecto de conseguir un producto final con una mayor calidad y un grado de optimización del proceso que le permita ser viable industrialmente. El sistema prevé utilizar la potencia ultrasónica para disminuir el tamaño molecular de las micelas de tanino y de esta manera conseguir una rápida difusión a través de la piel, sin necesidad de aplicar efecto mecánico a bombo, acelerando mucho el proceso respecto a un sistema estático.