Evaluación de la profundidad de la fisuración superficial descendente en pavimentos asfálticos mediante técnicas de ultrasonidos. Validación teórico-práctica y modelos

La fisuración iniciada en la superficie de los pavimentos asfálticos constituye uno de los más frecuentes e importantes modos de deterioro que tienen lugar en los firmes bituminosos, como han demostrado los estudios teóricos y experimentales llevados a cabo en la última década. Sin embargo, este mecanismo de fallo no ha sido considerado por los métodos tradicionales de diseño de estos firmes. El concepto de firmes de larga duración se fundamenta en un adecuado seguimiento del proceso de avance en profundidad de estos deterioros y la intervención en el momento más apropiado para conseguir mantenerlos confinados como fisuras de profundidad parcial en la capa superficial más fácilmente accesible y reparable, de manera que pueda prolongarse la durabilidad y funcionalidad del firme y reducir los costes generalizados de su ciclo de vida. Por lo tanto, para la selección de la estrategia óptima de conservación de los firmes resulta esencial disponer de metodologías que posibiliten la identificación precisa in situ de la fisuración descendente, su seguimiento y control, y que además permitan una determinación fiable y con alto rendimiento de su profundidad y extensión. En esta Tesis Doctoral se presentan los resultados obtenidos mediante la investigación sistemática de laboratorio e in situ llevada a cabo para la obtención de datos sobre fisuración descendente en firmes asfálticos y para el estudio de procedimientos de evaluación de la profundidad de este tipo de fisuras empleando técnicas de ultrasonidos. Dichos resultados han permitido comprobar que la metodología no destructiva propuesta, de rápida ejecución, bajo coste y sencilla implementación (principalmente empleada hasta el momento en estructuras metálicas y de hormigón, debido a las dificultades que introduce la naturaleza viscoelástica de los materiales bituminosos) puede ser aplicada con suficiente fiabilidad y repetibilidad sobre firmes asfálticos. Las medidas resultan asimismo independientes del espesor total del firme. Además, permite resolver algunos de los inconvenientes frecuentes que presentan otros métodos de diagnóstico de las fisuras de pavimentos, tales como la extracción de testigos (sistema destructivo, de alto coste y prolongados tiempos de interrupción del tráfico) o algunas otras técnicas no destructivas como las basadas en medidas de deflexiones o el georradar, las cuales no resultan suficientemente precisas para la investigación de fisuras superficiales. Para ello se han realizado varias campañas de ensayos sobre probetas de laboratorio en las que se han estudiado diferentes condiciones empíricas como, por ejemplo, distintos tipos de mezclas bituminosas en caliente (AC, SMA y PA), espesores de firme y adherencias entre capas, temperaturas, texturas superficiales, materiales de relleno y agua en el interior de las grietas, posición de los sensores y un amplio rango de posibles profundidades de fisura. Los métodos empleados se basan en la realización de varias medidas de velocidad o de tiempo de transmisión del pulso ultrasónico sobre una única cara o superficie accesible del material, de manera que resulte posible obtener un coeficiente de transmisión de la señal (mediciones relativas o autocompensadas). Las mediciones se han realizado a bajas frecuencias de excitación mediante dos equipos de ultrasonidos diferentes dotados, en un caso, de transductores de contacto puntual seco (DPC) y siendo en el otro instrumento de contacto plano a través de un material especialmente seleccionado para el acoplamiento (CPC). Ello ha permitido superar algunos de los tradicionales inconvenientes que presenta el uso de los transductores convencionales y no precisar preparación previa de las superficies. La técnica de autocalibración empleada elimina los errores sistemáticos y la necesidad de una calibración local previa, demostrando el potencial de esta tecnología. Los resultados experimentales han sido comparados con modelos teóricos simplificados que simulan la propagación de las ondas ultrasónicas en estos materiales bituminosos fisurados, los cuales han sido deducidos previamente mediante un planteamiento analítico y han permitido la correcta interpretación de dichos datos empíricos. Posteriormente, estos modelos se han calibrado mediante los resultados de laboratorio, proporcionándose sus expresiones matemáticas generalizadas y gráficas para su uso rutinario en las aplicaciones prácticas. Mediante los ensayos con ultrasonidos efectuados en campañas llevadas a cabo in situ, acompañados de la extracción de testigos del firme, se han podido evaluar los modelos propuestos. El máximo error relativo promedio en la estimación de la profundidad de las fisuras al aplicar dichos modelos no ha superado el 13%, con un nivel de confianza del 95%, en el conjunto de todos los ensayos realizados. La comprobación in situ de los modelos ha permitido establecer los criterios y las necesarias recomendaciones para su utilización sobre firmes en servicio. La experiencia obtenida posibilita la integración de esta metodología entre las técnicas de auscultación para la gestión de su conservación. Abstract Surface-initiated cracking of asphalt pavements constitutes one of the most frequent and important types of distress that occur in flexible bituminous pavements, as clearly has been demonstrated in the technical and experimental studies done over the past decade. However, this failure mechanism has not been taken into consideration for traditional methods of flexible pavement design. The concept of long-lasting pavements is based on adequate monitoring of the depth and extent of these deteriorations and on intervention at the most appropriate moment so as to contain them in the surface layer in the form of easily-accessible and repairable partial-depth topdown cracks, thereby prolonging the durability and serviceability of the pavement and reducing the overall cost of its life cycle. Therefore, to select the optimal maintenance strategy for perpetual pavements, it becomes essential to have access to methodologies that enable precise on-site identification, monitoring and control of top-down propagated cracks and that also permit a reliable, high-performance determination of the extent and depth of cracking. This PhD Thesis presents the results of systematic laboratory and in situ research carried out to obtain information about top-down cracking in asphalt pavements and to study methods of depth evaluation of this type of cracking using ultrasonic techniques. These results have demonstrated that the proposed non-destructive methodology –cost-effective, fast and easy-to-implement– (mainly used to date for concrete and metal structures, due to the difficulties caused by the viscoelastic nature of bituminous materials) can be applied with sufficient reliability and repeatability to asphalt pavements. Measurements are also independent of the asphalt thickness. Furthermore, it resolves some of the common inconveniences presented by other methods used to evaluate pavement cracking, such as core extraction (a destructive and expensive procedure that requires prolonged traffic interruptions) and other non-destructive techniques, such as those based on deflection measurements or ground-penetrating radar, which are not sufficiently precise to measure surface cracks. To obtain these results, extensive tests were performed on laboratory specimens. Different empirical conditions were studied, such as various types of hot bituminous mixtures (AC, SMA and PA), differing thicknesses of asphalt and adhesions between layers, varied temperatures, surface textures, filling materials and water within the crack, different sensor positions, as well as an ample range of possible crack depths. The methods employed in the study are based on a series of measurements of ultrasonic pulse velocities or transmission times over a single accessible side or surface of the material that make it possible to obtain a signal transmission coefficient (relative or auto-calibrated readings). Measurements were taken at low frequencies by two short-pulse ultrasonic devices: one equipped with dry point contact transducers (DPC) and the other with flat contact transducers that require a specially-selected coupling material (CPC). In this way, some of the traditional inconveniences presented by the use of conventional transducers were overcome and a prior preparation of the surfaces was not required. The auto-compensating technique eliminated systematic errors and the need for previous local calibration, demonstrating the potential for this technology. The experimental results have been compared with simplified theoretical models that simulate ultrasonic wave propagation in cracked bituminous materials, which had been previously deduced using an analytical approach and have permitted the correct interpretation of the aforementioned empirical results. These models were subsequently calibrated using the laboratory results, providing generalized mathematical expressions and graphics for routine use in practical applications. Through a series of on-site ultrasound test campaigns, accompanied by asphalt core extraction, it was possible to evaluate the proposed models, with differences between predicted crack depths and those measured in situ lower than 13% (with a confidence level of 95%). Thereby, the criteria and the necessary recommendations for their implementation on in-service asphalt pavements have been established. The experience obtained through this study makes it possible to integrate this methodology into the evaluation techniques for pavement management systems.

A mathematical model of a criminal-prone society

Criminals are common to all societies. To fight against them the community takes different security measures as, for example, to bring about a police. Thus, crime causes a depletion of the common wealth not only by criminal acts but also because the cost of hiring a police force. In this paper, we present a mathematical model of a criminal-prone self-protected society that is divided into socio-economical classes. We study the effect of a non-null crime rate on a free-of-criminals society which is taken as a reference system. As a consequence, we define a criminal-prone society as one whose free-of-criminals steady state is unstable under small perturbations of a certain socio-economical context. Finally, we compare two alternative strategies to control crime: (i) enhancing police efficiency, either by enlarging its size or by updating its technology, against (ii) either reducing criminal appealing or promoting social classes at risk

Comparative exergy analysis of direct alcohol fuel cells using fuel mixtures

Within the last years there has been increasing interest in direct liquid fuel cells as power sources for portable devices and, in the future, power plants for electric vehicles and other transport media as ships will join those applications. Methanol is considerably more convenient and easy to use than gaseous hydrogen and a considerable work is devoted to the development of direct methanol fuel cells. But ethanol has much lower toxicity and from an ecological viewpoint ethanol is exceptional among all other types of fuel as is the only chemical fuel in renewable supply. The aim of this study is to investigate the possibility of using direct alcohol fuel cells fed with alcohol mixtures. For this purpose, a comparative exergy analysis of a direct alcohol fuel cell fed with alcohol mixtures against the same fuel cell fed with single alcohols is performed. The exergetic efficiency and the exergy loss and destruction are calculated and compared in each case. When alcohol mixtures are fed to the fuel cell, the contribution of each fuel to the fuel cell performance is weighted attending to their relative proportion in the aqueous solution. The optimum alcohol composition for methanol/ethanol mixtures has been determined.

Contribution sharing of a fuel mixture components to the fuel cell potencial of a direct alcohol fuel cell

The increasing worldwide demand for electricity impels to develop clean and renewable energy resources. In the field of portable power devices not only size and weight represent important aspects to take into account, but the fuel and its storage are also critical issues to consider. In this last sense, the direct methanol (MeOH) fuel cells (DMFC) play an important role as they can offer high power and energy density, low emissions, ambient operating conditions and fast and convenient refuelling.

Perspectives on the design and use of direct alcohol fuel cells fed by alcohol blends

The fast-growing power demand by portable electronic devices has promoted the increase of global production of portable PEM fuel cell, a quarter of them consist of direct methanol fuel cell (DMFC) units. These present the advantage of being fuelled directly with a liquid fuel, as well as direct ethanol fuel cells (DEFC) do.

Long Term Performance Study of a Direct Methanol Fuel Cell Fed with Alcohol Blends

The use of alcohol blends in direct alcohol fuel cells may be a more environmentally friendly and less toxic alternative to the use of methanol alone in direct methanol fuel cells. This paper assesses the behaviour of a direct methanol fuel cell fed with aqueous methanol, aqueous ethanol and aqueous methanol/ethanol blends in a long term experimental study followed by modelling of polarization curves. Fuel cell performance is seen to decrease as the ethanol content rises, and subsequent operation with aqueous methanol only partly reverts this loss of performance. It seems that the difference in the oxidation rate of these alcohols may not be the only factor affecting fuel cell performance.

Ideas sobre una guía metodológica básica para la redacción de los anejos de Geología y Geotecnia de los TFT de las titulaciones de ingeniería civil.

Los Trabajos Fin de Título (TFT) de las titulaciones de ingeniería civil, en su modalidad de “trabajos de carácter profesional directamente relacionados con los estudios cursados”, deben incluir anejos específicos de Geología y Geotecnia, cuya elaboración resulta en ocasiones compleja para los estudiantes: 1º) por el tiempo transcurrido entre los primeros cursos, cuando se imparten estas materias, y el final de los estudios; y 2º) por la necesidad de equipos especiales para el reconocimiento del terreno, que exceden sus posibilidades económicas. A modo de directrices orientadoras para tutores y estudiantes, se han considerado cuatro tareas básicas que permitan elaborar y redactar estos anejos, de forma razonada y ordenada. Además, se propone un índice-guía que consta de ocho apartados. Por último, se pretende hacer partícipes a profesores y alumnos de ingeniería civil de estas ideas, de manera que con sucesivas mejoras, pueda constituir una guía metodológica

XRD analysis of InGaN uniform layers grown on Si (111) without any buffer layers and on Sapphire

The International Workshop on Nitride Semiconductors (IWN) is a biennial academic conference in the field of group III nitride research. The IWN and the International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS) are held in alternating years and cover similar subject areas.

Electrochemical study of platinum deposited by electron beam evaporation for application as fuel cell electrodes

Platinum is the most used catalyst in electrodes for fuel cells due to its high catalytic activity. Polymer electrolyte and direct methanol fuel cells usually include Pt as catalyst in their electrodes. In order to diminish the cost of such electrodes, different Pt deposition methods that permit lowering the metal load whilst maintaining their electroactivity, are being investigated. In this work, the behaviour of electron beam Pt (e-beam Pt) deposited electrodes for fuel cells is studied. Three different Pt loadings have been investigated. The electrochemical behaviour by cyclic voltammetry in H2SO4, HClO4 and in HClO4+MeOH before and after the Pt deposition on carbon cloth has been analysed. The Pt improves the electrochemical properties of the carbon support used. The electrochemical performance of e-beam Pt deposited electrodes was finally studied in a single direct methanol fuel cell (DMFC) and the obtained results indicate that this is a promising and adequate method to prepare fuel cell electrodes.

Ingeniería Geológica en Terrenos Volcánicos. Métodos, Técnicas y Experiencias en las Islas Canarias

La presente obra es un compendio de conceptos, metodologías y técnicas útiles para acometer proyectos y obras en terrenos volcánicos desde el punto de vista de la ingeniería geológica y la geotecnia. El libro se presenta en tres partes diferenciadas. La primera es conceptual y metodológica, con capítulos que tratan sobre la clasificación de las rocas volcánicas con fines geotécnicos, la caracterización geomecánica, los problemas geotécnicos y constructivos asociados a los distintos materiales, y una guía metodológica para la redacción de informes geotécnicos para la edificación. La segunda parte aborda las aplicaciones a obras de ingeniería, incluyendo deslizamientos, obras subterráneas,infraestructuras marítimas y obras públicas. La tercera parte recoge capítulos dedicados a describir distintos casos prácticos de obras y proyectos en los que la problemática geotécnica en terrenos volcánicos ha tenido un papel relevante. Los capítulos han sido elaborados por técnicos y científicos de reconocido prestigio en el campo de la ingeniería geológica en terrenos volcánicos, que han plasmado en ellos sus conocimientos y experiencias en la materia.Los editores y autores de parte de los capítulos del libro, los Doctores Luis E. Hernández Gutiérrez (Geólogo) y Juan Carlos Santamarta Cerezal (Ingeniero de Montes, Civil y Minas), son los responsables del grupo de investigación INGENIA (Ingeniería Geológica, Innovación y Aguas). Su actividad investigadora comprende más de 200 publicaciones en el área de la ingeniería geológica, la geotecnia, medio ambiente y el aprovechamiento del agua en islas y terrenos volcánicos. En relación a la docencia han impartido y dirigido más de 90 seminarios y cursos de especialización a nivel nacional e internacional, incluyendo la organización de 4 congresos internacionales. Fueron premiados por la Universidad de La Laguna en los años 2012, 2013 y 2014 por su calidad docente e innovación universitaria, y son pioneros en los laboratorios virtuales para la enseñanza de la ingeniería. Participan activamente como profesores colaboradores e investigadores en varias universidades e instituciones españolas e internacionales. Todas sus publicaciones están disponibles en internet, con libre acceso. Ingeniería geológica en terrenos volcánicos, es una obra de gran interés para, consultores, técnicos de administraciones públicas, proyectistas y demás profesionales implicados en obras y proyectos de infraestructuras en terrenos volcánicos; también es útil para académicos y estudiantes de ingeniería o ciencias geológicas que quieran investigar o iniciarse en las singularidades que presentan los materiales volcánicos en la edificación o en la ingeniería civil y minera.

Polipirrol, un buen soporte para electrodos de pilas de combustible de metanol directo (DMFC)

(SPA) El polipirrol es uno de los polímeros conductores más utilizados en la preparación de electrodos debido a su alta actividad catalítica para la oxidación y reducción del metanol. En este trabajo se ha depositado electroquímicamente polipirrol a diferentes potenciales de depósito, Ed, sobre tela de carbón no tejida Freudenberg en medio ácido. Se ha analizado la morfología y la respuesta electroquímica en medio HClO4 y en presencia de HClO4+MeOH antes y después de la síntesis del polipirrol sobre ella. Lastructura de las películas obtenidas se ha estudiado por espectroscopia infrarroja de transformada de Fourier, FTIR. Se observa que el polipirrol mejora las propiedades electroquímicas de la tela de carbón, obteniéndose el mejor resultado para su aplicación como soporte del catalizador en pilas de combustible con la película sintetizada a 1,0V. (ENG) Polypyrrole is one of the most used conducting polymers in electrode building due to its high catalytic activity to the methanol oxidation and reduction. By this motive, polypyrrole has been electrochemically synthesized at constant potential, Ed, on Freudenberg carbon cloth in acid medium. Carbon cloth morphology and electrochemical behaviour in HClO4 and in HClO4+MeOH before and after the polypyrrole eposition have been analysed. The structure of the films was studied by Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR. The polypyrrole improves the electrochemical properties of the studied carbon cloth. The biggest charge of the electroactive area is the one synthesized at 1.0V, being the best for its application as catalyst support in fuel cells.

Comportamiento electroquímico y en pila de combustible de cátodos fabricados mediante evaporacion electrónica de Pt frente a electrodos comerciales

(SPA) Con el objetivo de disminuir el coste de los electrodos utilizados en las pilas de combustible de membrana polimérica se ha llevado a cabo un estudio de la influencia sobre la respuesta electroquímica y en ensayos en monocelda de pila de combustible de alcohol directo, de la deposición por evaporación electrónica de platino sobre tela de carbón. Se han estudiado en las mismas condiciones dos electrodos comerciales con distinta carga de catalizador y dos electrodos preparados por evaporación electrónica de platino. Se encuentra que la evaporación electrónica de platino sobre tela de carbón ahorra carga de catalizador, aumenta la superficie electroactiva y permite alcanzar rendimientos comparables a los de los electrodos comerciales, mejorando mucho la potencia obtenida por unidad de masa de material catalítico. (ENG) In order to diminish the cost of the electrodes used in polymer membrane fuel cells a study of the influence on the electrochemical response and essays in a single direct methanol fuel cell of the deposition by electronic evaporation of Platinum on carbon cloth has been carried out. Two commercial electrodes with different catalyst loading and two electrodes prepared by electronic evaporation of Platinum have been studied in the same conditions. It can be concluded that electronic evaporation of Platinum on carbon cloth saves catalyst load, increases the electroactive surface area and reaches fuel cell performances comparable with those obtained using commercial electrodes, improving clearly the power obtained per unit mass of catalytic material.

Demonstration of (In, Ga)N/GaN Core-Shell Micro Light-Emitting Diodes Grown by Molecular Beam Epitaxy on Ordered MOVPE GaN Pillars

This work reports on the growth of (In, Ga)N core−shell micro pillars by plasma-assisted molecular beam epitaxy using an ordered array of GaN cores grown by metal organic vapor phase epitaxy as a template. Upon (In, Ga)N growth, core−shell structures with emission at around 3.0 eV are formed. Further, the fabrication of a core−shell pin structure is demonstrated.

Correlation among Growth Conditions, Morphology, and Optical Properties of Nanocolumnar InGaN/GaN Heterostructures Selectively Grown by Molecular Beam Epitaxy

This work reports on the selective area growth mechanism of green-emitting InGaN/GaN nanocolumns. The evolution of the morphology of the InGaN segment is found to depend critically on the nominal III/V ratio as well as the diameter of the GaN section. In addition, the In distribution inside the InGaN segment is found to depend on the local III/V and In/Ga ratios.

Atlas y Libro Rojo de la Flora Vascular Amenazada de España. Manual de metodología del trabajo corológico y demográfico

El proyecto ''Atlas y Libro Rojo de la Flora Vascular Amenazada de España" (proyecto AFA) se ha desarrollado a iniciativa del Ministerio de Medio Ambiente, en el que han participado de forma coordinada más de 200 personas organizadas en una treintena de equipos de trabajo procedentes de universidades, centros de investigación y otras instituciones vinculadas a la conservación de plantas. Su objetivo principal es el inventariado basado en la cartografía, censo y catalogación de la flora vascular amenazada española. Este proyecto se encuentra enmarcado dentro en un extenso programa nacional de caracterización de la biodiversidad, denominado Inventario Nacional de Biodiversidad, que tiene como finalidad la creación y el mantenimiento a largo plazo de un inventario de la biodiversidad española, organizado en una serie de Atlas estructurados por grupos taxonómicos (http://www.mma.es/portal! secciones/biodiversidad / inventarios / inb/) . En el caso de la flora vascular, un total de 466 especies prioritarias, en su mayoría pertenecientes a las categorías "en peligro crítico" (CR) y "en peligro" (EN) se encuentran informatizadas en una base de datos del Ministerio de Medio Ambiente, I cuyos campos describen su corología en cuadrículas de 500 x 500 m, el tamaño de cada una de sus poblaciones, los factores de amenaza, el grado de protección territorial, las actuaciones emprendidas y las propuestas futuras de conservación. Una síntesis de dicha información fue publicada en 2003 (reeditada en 2004 y 2007) bajo el título ''Atlas y Libro Rojo de la Flora Vascular Amenazada de España" (Bañares el al., 2004). En un proceso continuo de ampliación se han sumado al proyecto otras series de 35 y 53 especies (mayoritariamente "vulnerables", VU), publicadas como adendas al Atlas y Libro Rojo en años sucesivos (Bañares el al., 2007, 2009). En el inicio de las labores organizativas del proyecto AFA, y con antelación a los trabajos de campo, se constituyó un grupo de trabajo con el objetivo de preparar un manual metodológico de obtención de datos aplicable a todos los taxones de flora vascular considerados y en todo el territorio. Este manual de metodología, que fue presentado a los equipos de trabajo en una reunión técnica celebrada en Miraflores de la Sierra (Madrid) en febrero de 2001 y que se publica con la presente edición, recopila las pautas dadas a los equipos de trabajo que participaron en la obtención de los datos de campo. Con la publicación de este Manual de Metodología aplicado en la ejecución del proyecto AFA se intenta lograr un doble objetivo: por un lado, divulgar la metodología empleada a un público más amplio al objeto de que pueda servir de base para la ejecución de otros estudios de la misma naturaleza en éste u otros entornos geográficos; en segundo lugar, dar máxima difusión a esta información para facilitar la posibilidad de que, en un futuro, cuando se emprendan acciones de naturaleza semejante sobre las plantas vasculares amenazadas de España, resulte posible comparar los resultados obtenidos en tal estudio con los publicados en el Atlas y Libro Rojo de la Flora Vascular Amenazada de España. La experiencia adquirida tras la aplicación de esta metodología a los más de 500 taxones estudiados durante estos años, más una serie de avances, fundamentalmente el acceso a ciertas herramientas como los Sistemas Globales de Navegación por Satélite (GNSS) (p.ej. GPS), los Sistemas de Información Geográfica (SIG), la fotografía digital y también el desarrollo de ciertas bases de datos fácilmente consultables, nos ha permitido ahora incluir un apartado adicional que recopila nuevas recomendaciones metodológicas a incorporar en futuros estudios de esta naturaleza.