Influencia de la ceniza del bagazo de tequila, ceniza volante y residuo nanosílice geotérmica sobre las propiedades y microestructura de cementos compuestos

En la presente investigación se estudiaron los efectos que propicia la incorporación del nanosílice geotérmica con distintas concentraciones de cloruros totales y la temperatura sobre las propiedades mecánicas, fisicoquímicas y de durabilidad, en morteros y concretos elaborados a base de cemento portland. Para ello, se evaluó en varillas embebidas en morteros, el potencial de corrosión, velocidad de corrosión, así como las pérdidas de masa asociadas a los ensayos electroquímicos y por métodos gravimétricos; además, la resistividad, la porosidad total, el pH, la pérdida de agua evaporable, la variación de la longitud (% de expansión/contracción) y la resistencia a la compresión. En concretos fue evaluada la resistencia a la compresión, el seguimiento microestructural y formación de productos de reacción con el tiempo de curado; además, en algunos de ellos se evaluó la profundidad y velocidad de carbonatación. Los resultados demostraron que el es viable el uso del residuo de nanosílice geotérmica bajo ciertas condiciones de curado como sustituto de cemento portland, obteniéndose un mejoramiento en las propiedades mecánicas, fisicoquímicas y de durabilidad en comparación con las obtenidas en concretos de 100% de cemento portland. Se observó un incremento del 22% en la resistencia a la compresión en las muestras que contenían nanosílice geotérmica sin cloruros en comparación de los concretos elaborados con 100% de cemento. Además, los concretos adicionados con 10% de nanosílice geotérmica resultaron ser más resistentes al paso del CO2. También, los morteros reforzados que fueron adicionados hasta un 20% con nanosílice geotérmica presentaron una menor probabilidad de corrosión. Lo anterior es atribuido al alto carácter puzolánico que posee la nanosílice geotérmica, lo cual fue monitoreado mediante difracción de rayos X, observando una disminución notable en el hidróxido de calcio. Se observó también una densificación de la matriz en los concretos con adiciones de nanosílice geotérmica sin cloruros. Sin embargo, el curado a altas temperaturas y la adición de cloruros repercutieron negativamente en los procesos de hidratación de los morteros y concretos, desencadenando fenómenos agresivos que disminuyeron su durabilidad, ya que fueron observados altos niveles de corrosión en varillas de refuerzo así como la formación de fases dañinas, como gel de reacción alcali sílice y formación tardía de etringita. A pesar de ello, los resultados obtenidos hacen ver a la nanosílice geotérmica como un material potencialmente apto para su uso en la elaboración de morteros y concretos cuya implementación a nivel industrial contribuirá de manera positiva en la mitigación de las emisiones de CO2 a la atmósfera, así como en la reducción del impacto ambiental que éste genera en las zonas que es desechado.

Síntesis de nanopartículas derivadas de biopolímeros extraídos de biomasa por métodos térmicos

La celulosa como un biopolímero sustentable y renovable, ha sido ampliamente estudiada para la generación de materiales que cuenten con características físicas y químicas versátiles. Los procesos para la extracción de celulosa se han modificado para lograr la conformación de celulosa nano y microfibrilada estos procesos son estudiados para conseguir mayores rendimientos y operaciones sustentables. En el presente proyecto para la formación de nanopartículas de celulosa se utiliza un proceso de irradiación de microondas, partiendo de una extracción primaria de la celulosa de dos residuos agroindustriales y un residuo de la industria del papel, mediante un pre-tratamiento posteriormente aplicar el proceso de hidrólisis asistida por microondas para la producción de las nanopartículas.

Implicaciones geodinámicas del complejo metamórfico paleozoico de la Sierra Madre Oriental en el Noreste de México

Dataciones geocronológicas U-Pb en circones detríticos, edades 40Ar/ 39Ar en mica blanca, análisis estructurales, texturales, la composición química de elementos mayores, traza y tierras raras (REE) así como la composición química mineral de las rocas metamáficas, metultramáficas y metasedimentarias, fueron determinadas con el fin de determinar las condiciones metamórficas, el ambiente tectónico y la procedencia del Esquisto Granjeno en el noreste de México (Nuevo León y Tamaulipas). En el país existen rocas metamórficas paleozoicas que están relacionados con los procesos que dieron lugar a la colisión entre Laurentia y Gondwana durante la formación Pangea. Vestigios de la configuración continental paleozoica de México se encuentran en el Esquisto Granjeno, que forma parte del basamento metamórfico de la Sierra Madre Oriental. Relaciones de campo y análisis petrográficos indican que el Esquisto Granjeno consiste de rocas metamórficas con protolitos sedimentarios (psamita, pelita, turbidita, conglomerado, lutita negra) e ígneos (toba, flujos de lava, lava meta-almohadillada y cuerpos ultramáficos). El geotermómetro de clorita, el geobarómetro de fengita y la edad 40Ar/ 39Ar calculada indican que el Esquisto Granjeno fue afectado por metamorfismo en facies de sub-esquistos verdes a facies de esquistos verdes-anfibolita, (165-410°C y 2.5-4 kbar ) durante el Carbonífero (330±30 Ma). Las rocas metamáficas del Esquisto Granjeno tienen una afinidad sub-alcalina a alcalina y se caracterizan por un bajo contenido de SiO2 (40-50 wt%), alto contenido de Al2O3 (19 wt%) y #MgO de 48-67. La abundancia de tierras raras (∑REE) varía de 51-167 ppm. Estas rocas presentan patrones de REE normalizados a condrita moderadamente fraccionados, con valores de LaN/YbN 0.74-8.88. La anomalía de europio es variable (Eu/Eu* 0.80- 1.09) y presenta una tendencia ligeramente negativa (Eu/Eu* 0.96). Las rocas metamáficas tienen composiciones correspondientes a basaltos de cresta (MORB) e isla oceánica (OIB), de acuerdo a los valores en las relaciones Zr/Y=6-8 y Zr/Nb=4-9 para OIB y 0.9-3; 14-53 para MORB. Los protolitos de la serpentinita y el metacumulato corresponden a dunita y harzburgita. La serpentina y el metacumulato tienen un contenido de MgO (16-39 wt%), SiO2 (36-45 wt%), FeO (2-11 wt%), Al2O3 (0.76-13 wt%), CaO (< 22wt%) y #MgO (85-98, 69). Las rocas de talco presentan contenido de MgO (26-33wt%), SiO2 (31- 61wt%), FeO (3.7-9.8wt%), Al2O3 (1.2-19wt%), CaO (0.25-2.0wt%), y #Mg (83-93). Los patrones de tierras raras casi horizontals (LaN/YbN=0.51-19.95 y la relación LaN/SmN=0.72-9.08 sugieren un origen vinculado a un ambiente de dorsal oceánica y de suprasubducción para las rocas ultramáficas. Las serpentinitas contienen cromita rica en Al, ferrit-cromita y magnetita. La cromita rica en Al tiene #Cr 0.48-0.55 que indica que este mineral fue formado a partir de una fuente tipo MORB y que fue afectada hasta un 18% fusión parcial durante su formación. La ferritchromita tiene #Cr 0.93-1.00 que indica un origen metamórfico. La composición química de roca total indica que los protolitos de las rocas metasedimentarias consisten de lutita, grauvaca y arenita. La metapelita y metapsamita tienen un contenido de SiO2 (69-78% y 80-96% ) y de Al2O3 (9-13% y 1-8%). La abundancia de ∑REE son variables en los metasedimentos (9-178 ppm). Presentan patrones de REE normalizados a condrita con una tendencia más fraccionada que los de las rocas metamáficas, con valores en las relaciones LaN/YbN de 3-16. Las rocas metasedimentarias tienen anomalías de europio negativa (Eu/Eu* 0.67). Los datos obtenidos sugieren que los protolitos de las rocas metasedimentarias derivan de fuentes mixtas con una composición ígnea félsica-básica. (Ti/Nb 200-400). Según los valores de las relaciones de los elementos traza Th/Sc y Zr/Sc de 0.2-3.6 y 0.2-220, respectivamente se sugiere un ambiente de depósito para los protolitos de margen continental activo.

Análisis de variaciones geométricas en el desempeño termohidráulico de evaporadores domésticos con crecimiento de escarcha

El uso eficiente de la energía es uno de los temas principales en años recientes. En el país, el consumo de electricidad en el sector doméstico representa el 25.4%, y de este el 29% es debida al uso de refrigeradores. Un intercambiador de calor tipo tubo y aleta operando como evaporador a temperaturas por debajo del punto de congelación del agua origina la formación de escarcha por el lado donde circula aire húmedo. La formación de escarcha ocurre por la deposición de pequeños fragmentos de hielo sobre la superficie fría, resultado del cambio de fase de vapor a sólido. La escarcha se deposita tanto en el área externa del tubo como en la de las aletas que lo rodean, obstruyendo el paso del aire e interviniendo en el rendimiento térmico del equipo. En este estudio se hace un análisis de variaciones geométricas de los evaporadores utilizados en refrigeradores domésticos, y se buscan configuraciones que permitan la operación del ciclo por más tiempo antes de la etapa de deshielo. En este estudio, se determina la distribución de flujo de aire en intercambiadores de calor tipo tubo y aleta con áreas de flujo variable. Se calculan las propiedades físicas y grosor de escarcha bajo condiciones de operación locales en cada uno de los segmentos en que se divide el evaporador. Se analiza el tiempo de operación en el cual el área libre de flujo entre aletas se reduce un porcentaje del área inicial tal que, la operación del equipo se ve comprometido. Se evalúa la disminución de la transferencia de calor y el aumento de la caída de presión en un evaporador tipo tubo y aleta continua a medida que crece la escarcha. Se identificaron las configuraciones que permitan un mayor tiempo de operación entre ciclos de deshielo mediante simulaciones termohidráulicas que muestran la relación de bloqueo de cada canal.