IIAMA – Ciudad Politécnica de la Innovación – Universitat Politècnica de València

ITC

Instituto de Tecnología Cerámica

Presentación

El Instituto de Tecnología Cerámica (ITC) es un instituto mixto concertado centrado en la Investigación, e instaurado gracias al convenio entre la Asociación de Investigación de las Industrias Cerámicas (AICE) y la Universitat Jaume I de Castellón (UJI), nació en 1969 como respuesta a las necesidades y requerimientos de las industrias del clúster cerámico español, articulando con los años un sistema de cooperación universidad-empresa que ha dado sus frutos al constatarse el elevado desarrollo de la industria española de fabricación de baldosas cerámicas.

La actividad de ITC se centra en liderar la innovación tecnológica y los procesos de diseño, anticipando las necesidades del mercado y de los consumidores, a través de una gestión profesionalizada de un equipo humano cualificado y comprometido con la excelencia. En la actualidad, la preocupación fundamental del ITC es la investigación, como principal vehículo de desarrollo sectorial, al tiempo que actúa como socio de las empresas del sector cerámico en la detección de sus problemas particulares y en la búsqueda de instrumentos que les ayuden a resolverlos, además de llevar a cabo las acciones que puedan mejorar la competitividad de las empresas en el mercado internacional.

Nuestro equipo multidisciplinar está altamente cualificado en los siguientes campos, ofreciendo un amplio abanico de conocimientos y posibilidades de cooperación:

• Cerámicas avanzadas
• Tecnologías Ambientales
• Nanotecnología
• Nuevos recubrimientos y tratamientos superficiales
• Problemas de agua en la industria cerámica: gestión y calidad
• Tratamientos de aguas residuales
• Seguridad y salud en el trabajo
• Materias primas y productos
• Simulación de procesos y materiales
• Producción inteligente
• Standardización
• Tribologia

La amplia actividad investigadora del ITC permite ampliar su campo de actuación a otros tipos de procesos y materiales. En particular, ITC trabaja en el campo del procesamiento cerámico, la eficiencia energética y la minimización del impacto ambiental de la industria (soluciones innovadoras de recuperación de residuos y reducción de emisiones), así como en la funcionalización de superficies cerámicas y en la consecución de nuevas prestaciones técnicas y características estéticas de productos relacionados con el hiper-sector hábitat y otras industrias, como herramientas de alta tecnología en los sectores de cerámica avanzada, automoción o petroquímica. Sus actividades incluyen la mejora de productos y procesos, la reducción de residuos y contaminantes en invernaderos, el desarrollo de sistemas de control, planes de ahorro energético, etc.

Otros proyectos

DIALMEMCER Reactores electroquímicos avanzados basados en membranas cerámicas, para la recuperación de efluentes líquidos con cromo hexavalente.
NANOBORON Tecnologías avanzadas de separación por membranas para la eliminación de boro en aguas residuales de la industria cerámica y otras industrias manufactureras.
WATERCER Desarrollo de procesos avanzados de tratamiento de aguas mediante membranas cerámicas de bajo coste.
NITRAMEM Membranas cerámicas catalíticas para la eliminación de nitratos de agua salada.
DIALMEMCER II Membranas cerámicas de bajo coste utilizadas como separadores en reactores electroquímicos.
Membranas cerámicas de intercambio iónico para el tratamiento mediante electrodiálisis de aguas con metales pesados. Programa Proyectos de Investigación no Orientada
Desarrollo de soportes cerámicos fotocatalíticos para la descontaminación de aire y agua fabricados por procesos escalables a la industria, PROGRAMA INNPACTO.
NANORECER Desarrollo de procesos avanzados de nanofiltración para la reutilización de aguas residuales en la industria cerámica.
NANORECER Alta especialización en IEM (Instituto Europeo de Membranas, Montpellier). Formación para el desarrollo de membranas cerámica competitivas para su incorporación en sistemas avanzados de depuración de aguas residuales. PROGRAMA PRODEIT de Desarrollo Estratégico.
NANOCAL Diseño de procesos que combina tratamientos tradicionales y avanzados con la optimización de la reutilización de las aguas residuales en el grano atomizado.
RECROM Diseño, desarrollo y demostración en planta de un reactor continúo destinado a la recuperación de baños de cromado agotados.

Líneas de Investigación

Dentro de esta unidad una de las áreas de trabajo es el AGUA. Donde se abordan diferentes temas relacionados con el agua y la industria cerámicas: consumos, vertidos, calidades y gestión.

Una de las principales líneas es la gestión del agua en la industria y la optimización de ésta, además de tecnologías de tratamiento, principalmente las tecnologías avanzadas de separación con membranas (micro, ultra y nanofiltración) para la eliminación de sustancias presentes en sus aguas, tanto residuales como de distribución.

Por tanto, uno de los retos es la minimización del consumo de agua en la industria cerámica, mejora de la gestión del agua y promover la reutilización, así como ayudar a las empresas en hacer planes de gestión de sus aguas.

Principales líneas de investigación en agua de la Unidad de Medio ambiente del ITC:

Tratamientos avanzados por membranas
Gestión de agua en la industria, optimización
Reutilización de aguas residuales
Extracción de materias primar de las aguas residuales
Caracterización de las aguas subterráneas
Explotación térmica de acuíferos

ITC cuenta con una amplia experiencia en el tratamiento tradicional de aguas residuales en el sector cerámico. El personal del instituto incluye varios técnicos e investigadores especializados en tecnologías de membranas, tratamiento de aguas residuales; este personal ha participado en varias instituciones y empresas europeas que se formarán (Universidad de Twente, CIBA Chemicals, Instituto Europeo de Membranas de Montpellier).

ITC, también cuenta con personal experto en hidrogeología, en gestión, explotación de acuíferos y estudios de recarga artificial de acuíferos; dicho personal ha participado en trabajos con la Universidad de Arizona en el Departamento de Ingeniería Química y Medioambiental, entre otros.

La Unidad de Medio Ambiente desarrolla diversas actividades encaminadas a minimizar el consumo de agua y mejorar la gestión de las aguas residuales que se generan en el proceso de fabricación. Se pueden mencionar las siguientes líneas de trabajo/servicios:

Muestreo y análisis de aguas residuales industriales
Elaboración de planes de ahorro de agua
Diseño y consultoría en el tratamiento físico y químico del agua
Aplicación de técnicas avanzadas de separación con membranas (micro, ultrafiltración y nanofiltración) para la eliminación de sustancias presentes en las aguas residuales
Hidrogeología y explotación de recursos hídricos
Almacenamiento de calor en acuíferos

Equipamiento

ITC cuenta con tres grandes laboratorios para aguas:

Análisis Químico

Este es un importante laboratorio para el análisis de compuestos inorgánicos en aguas residuales, y la caracterización de las aguas. Así como también, la determinación de algunos parámetros orgánicos como DBO y DCO.

Determinación de cloruros, nitratos, nitritos, sulfatos,.. mediante cromatografía iónica con cromatógrafo iónico DIONEX modelo ICS1000;

Espectrofotometría de absorción atómica con un espectrofotómetro Perking Elmer modelo Aanalyst 400 para determinación de sodio, potasio, magnesio, calcio, manganeso y hierro.

Laboratorio de tecnologías de membranas
Célula de presión especial para el ensayo de discos de membrana poliméricos y cerámicos.
Sistema de pruebas a pequeña escala para probar membranas planas y tubulares poliméricas y cerámicas.
Sistema de prueba a escala piloto para probar membranas cerámicas poliméricas y tubulares en espiral.

Todos estos equipos trabajan bajo diferentes presiones. Gracias a esto es posible probar la Microfiltración, Ultrafiltración. Nanofiltración y membranas de ósmosis inversa.

Una licencia de software de NANOFLUX®. Este software puede predecir y modelar el rendimiento de las membranas de nanofiltración. NANOFLUX® también puede ayudarnos a diseñar el rendimiento de un sistema de filtración complejo (varias membranas).
Equipo a escala de laboratorio para conformar membranas cerámicas cilíndricas y planas.

A continuación, se muestran más detalladamente de los equipos de membranas de los que dispone el ITC para el tratamiento de efluentes líquidos a través de membranas.

Una fotografía de este equipamiento puede observarse a continuación:

Planta de separación de efluentes líquidos mediante membranas a escala de laboratorio del ITC

 

Esta planta se puede dividir en dos partes o bloques:

Parte de alta presión (3 a 30 bar): En la que se pueden encontrar tres módulos planos de filtración y un cárter capaz de albergar tres membranas tubulares. En estos módulos su utilizarán membranas poliméricas. Dependiendo de las características de las mismas y la presión aplicada, se podrá realizar desde una Ultrafiltración hasta la Ósmosis Inversa, pasando por la Nanofiltración.
Esta parte está equipada con una bomba de pistones capaz de proporcionar elevadas presiones al sistema, además dispone de manómetros capaces de controlar la presión antes y después de las membranas.
Módulos planos de filtración mediante membranas poliméricas.
Parte de baja presión (0 a 5 bar): En esta parte se encuentra el módulo de filtración con membranas tubulares cerámicas o inorgánicas. Debido a las características de las membranas cerámicas y a las presiones no demasiado elevadas que se pueden alcanzar en esta parte de la instalación, solamente se podrá ir desde la Microfiltración hasta la Ultrafiltración.
De la misma forma que en la parte anterior, esta parte está equipada con una bomba volumétrica que proporcionará la presión necesaria al sistema, además dispone de manómetros capaces de controlar la presión antes y después de las membranas.
Módulo de filtración mediante membranas cerámicas tubulares

Además de lo anteriormente expuesto, esta instalación está equipada con un caudalímetro que permite ver en tiempo real el caudal de líquido que durante la realización de los experimentos está circulando de forma tangencial a las membranas.

Por último, el equipo dispone de un termocriostato externo que calorifuga el depósito donde se introduce la muestra que se ha de filtrar, de esta forma se puede mantener en todo momento la temperatura de la disolución controlada. La temperatura es un parámetro que puede influir de forma decisiva en la filtración, por este motivo es muy importante tener un dispositivo capaz de controlar y modificar, si es necesario, la temperatura a la cual se realizan los ensayos.

Después de trabajar a escala de laboratorio, el ITC también tiene el equipamiento necesario para realizar pruebas de filtración a una escala superior mediante la utilización de una planta piloto capaz de albergar membranas comerciales.

Para la realización de las pruebas a escala piloto se utiliza la instalación que el ITC tiene para llevar a cabo este tipo de trabajos de filtración avanzada. Esta planta piloto puede observarse en la siguiente figura:

Planta piloto de filtración avanzada del ITC

Esta planta piloto de filtración consta de dos partes bien diferenciadas. En primer lugar, se puede encontrar una etapa de pretratamiento o parte de microfiltración, ésta consta de un módulo donde se pueden colocar hasta siete membranas cerámicas de microfiltración. La parte de microfiltración es capaz de operar a presiones que oscilan entre 1 y 4 bar.

Parte de microfiltración y detalle del cárter de membranas cerámicas desmontado

Sin embargo, el núcleo importante de la planta piloto es la parte de nanofiltración, donde se pueden utilizar simultáneamente tres membranas poliméricas en espiral de tipo 2540 en configuraciones muy diversas (en serie, en paralelo y combinaciones de ambas). La parte de nanofiltración puede trabajar a presiones comprendidas entre 4 y 20 bar.

Toda la planta piloto está equipada con instrumentos de medida en línea para la determinación de las variables necesarias que permiten el seguimiento en continuo de la filtración, así como de un sistema informático de captación de datos para el registro de dichas variables. La instalación dispone de varios caudalímetros, conductímetros, termómetros, manómetros, medidores de pH, y electroválvulas, todos ellos conectados a un autómata que es el responsable de coordinar todas las partes de la planta piloto para llevar a cabo los diferentes ensayos.

Parte de nanofiltración, cárteres que albergan las membranas poliméricas, bombas, depósitos, conducciones y equipamiento necesario para el funcionamiento de la plana. Detalle de la introducción de una membrana en su cárter.
Laboratorio de hidrogeología:

Para el estudio y caracterización de las masas de agua subterránea se cuenta con algunos de los equipamientos básicos, como sensores de nivel freático y temperatura sondas de nivel, conductímetros, etc..

LevelScout-LS- sensor

Software Aqua4PlusLite

Sonda manual de nivel freático

Equipo TEMPOS Para medir conductividad térmica del suelo

CT2X medidor de conductividad y sólidos en suspensión de aguas subterráneas