Formulação de pasta de cimento flexível utilizando planejamento experimental

Steam injection is an oil recovery method accomplished by introducing steam directly into the oil well to the reservoir. The steam causes dilation of the casing, which, after reduction in temperature, tends to return to the initial dimensions: causing the formation of cracks in the cement and loss of hydraulic isolation.. In this context, the type of the SBR latex is used to improve the flexibility of the cement matrix by reducing the amount of fatigue failure. To prevent these failures, the mechanical resistance parameters should be carefully adjusted to well conditions. This work aims to study the mechanical behavior of cement slurry systems additivated with SBR latex for cementing oil wells subject to steam injection. Through the central composite factorial design was studied the behavior of the compressive strength by varying the density of the paste between 1.75 g /cm³ (14.6 lb/ Gal) and 1.89 g/cm³ (15,8lb / Gal), curing time between 4 days and 28 days and concentration of SBR Latex between 0 L / m³ and 534.722 L / m³ (0 gpc and 4 gpc). The results showed that increasing the concentration of SBR latex, within the given ranges, there was a decreased compression resistance and elastic modulus by increasing the elastic deformability of the slurry. From the results it can determine best slurries formulation conditions in oil well cementing operations subject to steam injection.

Avaliação das condições de precipitação do azul da Prússia sobre pó de grafite visando o desenvolvimento de eletrodos de pasta de carbono para a quantificação de nitrito

An amperometric FIA method for nitrite quantification based on nitrite electroreduction and employing a carbon paste electrode (CPE) chemically modified with iron hexacyanoferrate (HCF) as an amperometric detector was developed. The influence of experimental conditions on the preparation of the electrode materials was evaluated and the materials obtained in each study were used for the development of modified electrodes. The electrochemical sensors were prepared by a fast, simple, and inexpensive procedure, and the long-term performance of the electrodes were quite satisfactory as the stability was maintained over one year. HCF was an effective redox mediator for nitrite electroreduction in acidic media, allowing nitrite detection at +0.2 V vs. Ag/AgClsat, which is a potential free of possible interfering species that are normally present in food and water samples. The electrochemical cell used in the FIA system was similar to a batch injection analysis cell, enabling recirculation of the carrier solution. This is an attractive feature because it allows the use of a high flow rate (6 mL min-1) leading to high sensitivity and analysis speed, while keeping reagent consumption low. The proposed method had a detection limit of 9 μmol L-1 and was successfully employed for nitrite quantification in spiked water and sausage samples. The obtained results were in good agreement with those provided by the spectrophotometric official method. At a 95 % confidence level it was not observed statistical differences neither in nitrite content nor in the precision provided by both methods. The experimental conditions for the synthesis of HCF were optimized and the best electrode material was prepared by mixing FeCl3, K4[Fe(CN)6] and carbon powder subjected to an acid and thermal treatment (400 ºC), followed by ultrasonic agitation at 4 °C. This material was used to construct an electrode with improved analytical performance to reduce nitrite, which presented greater stability compared to HCF film electrodeposited on the EPC, showing that the preparation procedure of the electrode material is an effective strategy for the development of HCF modified electrodes.

Conservación de esculturas de hormigón: efecto de consolidantes en pastas y morteros de cemento

Los primeros vestigios históricos de una construcción en hormigón datan de alrededor de los años 5600 a.C. (yacimiento arqueológico de Lepenski Vir (Serbia)), empleándose hormigones de cemento intermitentemente hasta el siglo XX. En 1824 se patenta el proceso de fabricación del cemento artificial Pórtland, aunque no se considera un material “noble” para la escultura hasta principios del siglo XX, emprendiendo su recorrido de la mano de la arquitectura y dentro de las vanguardias artísticas, donde artistas internacionales experimentan con el material generando nuevas soluciones técnicas y plásticas gracias a su versatilidad y adaptabilidad espacial. Una parte importante del patrimonio escultórico contemporáneo está realizado en mortero u hormigón de cemento Pórtland. A pesar de su supuesta durabilidad, algunos bienes culturales empiezan a mostrar desperfectos, bien por factores intrínsecos vinculados con su ejecución, o bien de carácter extrínseco relativos a su ubicación y mantenimiento. Una de las problemáticas más comunes de estas obras está ligada a la presencia de una armadura de acero que asociada a una excesiva porosidad del mortero favorece la carbonatación de la superficie (con descenso del pH) y el acceso de iones cloruro a esta estructura metálica, potenciando la corrosión del metal y pudiendo derivar en la total desintegración de la obra. Sin embargo, la propuesta y validación de productos con acción consolidante para su intervención, adecuándolos a las recomendaciones internacionales, han sido poco tratadas en la literatura científica, centrada principalmente en la conservación de materiales pétreos naturales...

Cemento endodontico iniettabile: ricerca del "carrier" mediante osservazioni di microscopia elettronica a scansione e misure di micro-permeabilita'

Questa tesi si pone l’obiettivo di individuare il corretto veicolo “carrier” per un cemento bioceramico premiscelato, iniettabile e pronto all’uso. Il suddetto cemento è creato per applicazioni di chiusura e otturazioni permanenti del canale radicolare. A tale scopo è stato analizzato anatomicamente il dente e sono state approfondite le patologie. In seguito si è posta particolare attenzione per l’endodonzia e la terapia endodontica ortograda. L’attenzione si è poi focalizzata sui cementi endodontici allo scopo di ricercare lo stato dell’arte circa le proprietà chimico-fisiche di cementi ampiamente utilizzati in odontoiatria quali il mineral trioxide aggregate (MTA) e il cemento da cui è derivato ossia il cemento Portland. La parte sperimentale dell’elaborato parte con l’idea di ricreare, presso il Centro di Ricerca Interdisciplinare di Biomineralogia, Cristallografia e Biomateriali del Dipartimento di Scienze della Terra e Geologico-Ambientali dell’Università di Bologna, un prodotto con le stesse caratteristiche di un cemento ad uso endodontico iniettabile attualmente in commercio. Si è quindi studiato non solo il comportamento ma si sono anche analizzate le caratteristiche superficiali al SEM del suddetto cemento additivato con differenti sostanze (acqua, PEG 400, etil-lattato, glicerina) in diverse quantità. Si è passati di poi a testare il campione dalle caratteristiche più vicine all’obiettivo su disco di dentina con il permeabilimetro di Pashley e successivamente, si sono osservati dischi di dentina dopo l’applicazione del cemento e dopo attacco acido al SEM.

Técnicas de sostenibilidad mediante la utilización de residuos vítreos para la caracterización de hormigones desactivados

En la actualidad caminar hacia el residuo cero es la máxima de toda política medioambiental. Cada año se producen millones de toneladas de residuos solamente en la Unión Europea, entre los que se encuentran los residuos de vidrio y esta cifra no deja de aumentar. El almacenamiento de estos residuos no es una solución sostenible y su destrucción no resulta satisfactoria debido a que los desechos que se producen como derivados de dichos residuos son muy concentrados y contaminantes. La mejor solución sigue consistiendo en minimizar la producción de residuos y en reintroducirlos en el ciclo de producción mediante el reciclado de sus componentes cuando existan soluciones sostenibles desde los puntos de vista ecológico y económico. El objetivo de esta tesis doctoral es analizar la posibilidad de utilización de los desechos últimos de polvo de vidrio provenientes de la industria vidriera y cerámica, que se destinan a vertedero controlado, como conglomerante en el campo de la ingeniería civil. Se han realizado estudios físicos, mecánicos y químicos para la caracterización y sostenibilidad de hormigones desactivados cuyo conglomerante sea los residuos últimos de polvo de vidrio. Dichos estudios han permitido evidenciar los factores que influyen en la reactividad de estos materiales. Después de la molienda con diferentes granulometrías de los residuos de polvo de vidrio se ha estudiado su papel en el crecimiento de las resistencias mecánicas a largo plazo de los morteros y los hormigones, dando como resultado que dichas resistencias son mayores cuanto más finos son los polvos de vidrio utilizados. El fraguado que proporciona el vidrio se debe a la formación de geles tipo C-S-H, ricos en Si, Ca y Na (los 3 principales elementos constitutivos del vidrio). La disolución de estos elementos y sus asociaciones después de su precipitación es lo que provoca la aparición de estos geles. El cierre progresivo de la estructura de estos productos, que se traduce en una colmatación de los poros, nos permite explicar el crecimiento de las resistencias mecánicas. La utilización de estos productos de desecho del vidrio como conglomerante conlleva beneficios medioambientales, como son, la minimización de los residuos en vertedero y uso en morteros y hormigones no provocan un impacto perjudicial sobre la naturaleza, ya que solamente el Na es liberado en cantidad apreciable, lo que pone en evidencia su sostenibilidad medioambiental. Una vez caracterizados estos materiales se analizan sus distintas aplicaciones, sobre todo su uso como componente mayoritario de conglomerante (entre un 70 y un 80%) destinado a la fabricación de hormigones desactivados. Los áridos de estos hormigones se hacen visible de dos formas: la primera desactivando el fraguado superficial extendiendo un producto desactivante que después se elimina con un chorro de agua, la segunda mediante un barrido enérgico con una escoba de pelo duro. La utilización de estos desechos de vidrio abre, igualmente, perspectivas interesantes en el sector de los firmes de carreteras, de los morteros o del tratamiento de suelos finos que para concretar implicaría ensayos complementarios en cada uno de estos sectores que pueden ser objeto de la ejecución de otras tesis doctorales. Lo mismo que se abre el estudio sobre el origen de las propiedades conglomerantes del vidrio, de los escalones de concentración en Si y Na tras la disolución de los polvos de vidrio y de la desecación del interior de las probetas de morteros. Dentro de la tesis, se ha desarrollado un modelo matemático basados en A.C.(Autómatas Celulares) para la predicción del comportamiento mecánico a compresión de estos morteros fabricados con polvo de vidrio, donde, como ha quedado establecido, lo más importante en la formación de la microestructura del cemento es su proceso de hidratación, proceso mediante el cual, la pasta va tomando consistencia a medida que transcurre el tiempo y se van combinando las diferentes especies de reacción para formar una estructura que gana en complejidad y resistencia, estando en correlación los obtenidos en el modelo con los obtenidos en los trabajos de laboratorio.

Estudo do Sujamento da Superfície de Transferência de Calor do Evaporador de uma Bomba de Calor aquecido pelo efluente de uma fábrica de pasta para papel

O presente trabalho tem como principal objectivo a avaliação do sujamento da superfície de transferência de calor do evaporador de uma bomba de calor, quando se utiliza o efluente da fábrica de pasta e papel da Portucel Soporcel em Cacia como fluido de aquecimento. Para a realização deste estudo montou-se uma instalação, composta por uma bomba de calor, um circuito de água de arrefecimento do condensador da bomba de calor e um circuito de água residual quente para o aquecimento do evaporador da bomba de calor. O ensaio decorreu durante um período de 84 dias, durante o qual foram registadas as temperaturas em vários pontos dos circuitos e os caudais de circulação. A evolução temporal da quantidade de calor transferida no evaporador, assim como, a comparação do coeficiente global de transferência de calor em condições ideias e experimentais, permitiu verificar que a razão U/U0 para o evaporador da bomba de calor não teve um comportamento decrescente ao longo do período de ensaio, permitindo concluir que, nas condições operatórias da experiência, não ocorreu sujamento na superfície do evaporador. No estudo de corrosão do cobre quando exposto à água residual em questão, obteve-se, para a velocidade de corrosão, o valor de 1,56 mg/(dm2 .dia), indicando assim que a corrosão do cobre naquele meio é praticamente inexistente.

Efecto de la adición de biosólido (seco) a una pasta cerámica sobre la resistencia mecánica de ladrillos

Se adicionó biosólido como componente de una pasta cerámica para la fabricación de ladrillos. Se caracterizaron las materias primas (arcilla y biosólido) en cuanto a composición química, fases mineralógicas, comportamiento térmico y características físicas. Se fabricaron ladrillos con hasta un 15 % de inclusión de biosólido en estado seco, de dimensiones estándar según Norma Técnica Colombiana (NTC) 296 y cocidos a temperaturas de 950 °C, 1000 °C y 1050 °C. Se realizaron pruebas de resistencia a la compresión bajo los lineamientos de la NTC 4017, con el fin de evaluar el efecto que sobre esta propiedad tiene la cantidad porcentual de adición del biosólido. Desde el punto de vista ambiental se evaluó la inocuidad de los metales presentes en el biosólido, desarrollando la prueba Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP) en ladrillos fabricados con adición del residuo.

Modificação da pasta kraft de eucalipto para novas aplicações

Este trabalho constou num estudo da modificação da pasta kraft de eucalipto, utilizando uma técnica de processamento por alta pressão hidrostática com o intuito de melhorar a sua performance para novas aplicações tal como o papel tissue ou o papel para embalagens. Para tal pretendia-se melhorar algumas propriedades da pasta com a utilização da técnica de alta pressão hidrostática. Realizou-se um estudo preliminar onde se submeteu uma pasta branqueada A, não refinada, a um tratamento hiperbárico (TH) numa gama de pressões de 5000-8000 bar. Para uma pressão de 6000 bar constatou-se uma melhoria de cerca de 16 % no alongamento percentual na rotura, 17 % na resistência à tração, 27 % no índice de rebentamento e cerca de 19 % no índice de rasgamento. Posteriormente, e tendo em conta os resultados positivos verificados na pasta A, estudou-se o efeito do TH numa pasta branqueada B variando a consistência de tratamento (1,5% ou 3%) e o tempo de processamento (5 ou 10 minutos). Foi estudado também o efeito do TH quando aplicado antes e após a refinação da pasta. A pasta branca foi submetida à refinação num moinho PFI entre 1000 e 3000 rotações. Os resultados obtidos mostram que o TH realizado a menores consistências apresenta um efeito mais significativo nas propriedades físico-mecânicas de pastas e que o efeito é distinto quando o processamento é aplicado antes e depois da refinação, tendo-se registado melhoramentos das propriedades mecânicas apenas quando o TH ocorre após a refinação. A pasta kraft foi também modificada com anidrido alquenil succínico (ASA). A modificação da pasta de celulose com ASA resultou numa diminuição das propriedades mecânicas e para além disso não gerou qualquer alteração na termoplasticidade do material, no entanto registou-se um aumento na resistência à molhabilidade. Concluiu-se que o TH conduz a alterações ao nível de propriedades mecânicas e estruturais da pasta de interesse para a aplicação em papéis tissue no caso da pasta B. Para além disso a modificação da pasta com ASA resultou em alterações de interesse particular para papéis de embalagem.

Discrete breathers in a two-dimensional hexagonal Fermi-Pasta-Ulam lattice

We consider a two-dimensional Fermi-Pasta-Ulam (FPU) lattice with hexagonal symmetry. Using asymptotic methods based on small amplitude ansatz, at third order we obtain a eduction to a cubic nonlinear Schr{\"o}dinger equation (NLS) for the breather envelope. However, this does not support stable soliton solutions, so we pursue a higher-order analysis yielding a generalised NLS, which includes known stabilising terms. We present numerical results which suggest that long-lived stationary and moving breathers are supported by the lattice. We find breather solutions which move in an arbitrary direction, an ellipticity criterion for the wavenumbers of the carrier wave, symptotic estimates for the breather energy, and a minimum threshold energy below which breathers cannot be found. This energy threshold is maximised for stationary breathers, and becomes vanishingly small near the boundary of the elliptic domain where breathers attain a maximum speed. Several of the results obtained are similar to those obtained for the square FPU lattice (Butt \& Wattis, {\em J Phys A}, {\bf 39}, 4955, (2006)), though we find that the square and hexagonal lattices exhibit different properties in regard to the generation of harmonics, and the isotropy of the generalised NLS equation.

Asymptotic analysis of combined breather-kink modes in a Fermi-Pasta-Ulam chain

We find approximations to travelling breather solutions of the one-dimensional Fermi-Pasta-Ulam (FPU) lattice. Both bright breather and dark breather solutions are found. We find that the existence of localised (bright) solutions depends upon the coefficients of cubic and quartic terms of the potential energy, generalising an earlier inequality derived by James [CR Acad Sci Paris 332, 581, (2001)]. We use the method of multiple scales to reduce the equations of motion for the lattice to a nonlinear Schr{\"o}dinger equation at leading order and hence construct an asymptotic form for the breather. We show that in the absence of a cubic potential energy term, the lattice supports combined breathing-kink waveforms. The amplitude of breathing-kinks can be arbitrarily small, as opposed to traditional monotone kinks, which have a nonzero minimum amplitude in such systems. We also present numerical simulations of the lattice, verifying the shape and velocity of the travelling waveforms, and confirming the long-lived nature of all such modes.

Análisis de una muestra suelo- cemento sustituyendo la fracción granulométrica (pasa No 8 – retiene No 16) por grano de caucho

Bogotá (Colombia): Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería Civil

Discrete breathers in a two-dimensional Fermi-Pasta-Ulam lattice

Using asymptotic methods, we investigate whether discrete breathers are supported by a two-dimensional Fermi-Pasta-Ulam lattice. A scalar (one-component) two-dimensional Fermi-Pasta-Ulam lattice is shown to model the charge stored within an electrical transmission lattice. A third-order multiple-scale analysis in the semi-discrete limit fails, since at this order, the lattice equations reduce to the (2+1)-dimensional cubic nonlinear Schrödinger (NLS) equation which does not support stable soliton solutions for the breather envelope. We therefore extend the analysis to higher order and find a generalised $(2+1)$-dimensional NLS equation which incorporates higher order dispersive and nonlinear terms as perturbations. We find an ellipticity criterion for the wave numbers of the carrier wave. Numerical simulations suggest that both stationary and moving breathers are supported by the system. Calculations of the energy show the expected threshold behaviour whereby the energy of breathers does {\em not} go to zero with the amplitude; we find that the energy threshold is maximised by stationary breathers, and becomes arbitrarily small as the boundary of the domain of ellipticity is approached.

Base estabilizada con cemento, modificada con pet reciclado

Bogotá (Colombia): Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería Civil