SAMPLING METHODOLOGY FOR AIRBORNE SEMIVOLATILE ORGANIC POLLUTANTS USING POLYURETHANE FOAMS (COLLECTION, PESTICIDES, VOLATILE)

Indoor and ambient air organic pollutants have been gaining attention because they have been measured at levels with possible health effects. Studies have shown that most airborne polychlorinated biphenyls (PCBs), pesticides and many polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are present in the free vapor state. The purpose of this research was to extend recent investigative work with polyurethane foam (PUF) as a collection medium for semivolatile compounds. Open-porous flexible PUFs with different chemical makeup and physical properties were evaluated as to their collection affinities/efficiencies for various classes of compounds and the degree of sample recovery. Filtered air samples were pulled through plugs of PUF spiked with various semivolatiles under different simulated environmental conditions (temperature and humidity), and sampling parameters (flow rate and sample volume) in order to measure their effects on sample breakthrough volume (V(,B)). PUF was also evaluated in the passive mode using organo-phosphorus pesticides. Another major goal was to improve the overall analytical methodology; PUF is inexpensive, easy to handle in the field and has excellent airflow characteristics (low pressure drop). It was confirmed that the PUF collection apparatus behaves as if it were a gas-solid chromatographic system, in that, (V(,B)) was related to temperature and sample volume. Breakthrough volumes were essentially the same using both polyether and polyester type PUF. Also, little change was observed in the V(,B)s after coating PUF with common chromatographic liquid phases. Open cell (reticulated) foams gave better recoveries than closed cell foams. There was a slight increase in (V(,B)) with an increase in the number of cells/pores per inch. The high-density polyester PUF was found to be an excellent passive and active collection adsorbent. Good recoveries could be obtained using just solvent elution. A gas chromatograph equipped with a photoionization detector gave excellent sensitivities and selectivities for the various classes of compounds investigated. ^

Polybrominated diphenyl ethers: Potential human exposure through household dust and dryer lint

This MPH thesis consists of (1) literature review of the relatively new synthetic persistent organic pollutants (POP), polybrominated diphenyl ethers (PBDEs), a type of flame retardant posing a potential public health hazard, (2) Presentation of data on PBDE levels in dryer lint from Dallas, TX and Hamburg, Germany. ^ PBDEs are used as additive fire retardants in plastics, polyurethane foam and electronic equipment to reduce flammability and thus save life and property. PBDEs have been widely used beginning in the 1970s. They resemble polychlorinated biphenyls (PCBs) in structure and toxicity. PBDEs are found in environmental sediments, sludges, and wildlife and even in human blood, milk and tissues. ^ PBDEs, due to their lipophilicity, accumulate in fat and other tissues and biomagnify up the food chain, with increasing concentrations. Animal studies have suggested potential health effects including thyroid disruption, permanent learning and memory impairment, fetal malformations, developmental neurotoxicity and, at high doses, possibly cancer. ^ PBDE levels are increasing in blood and breast milk in North America, but PBDEs intake unlike PCBs appears to be not primarily through food; food PBDE levels in the U.S. are not markedly higher than in Europe yet U.S. human blood and milk levels are much higher. For this reason various exposure pathways including PBDE contaminated dust and air have been studied to better characterize routes of PBDE intake into humans. ^ The scientific literature on PBDE levels in household dust reports higher PBDE concentration in dust than that found in dryer lint; levels in the U.S are elevated compared to other countries with congeners such as BDE 47, 99, 100 and 209 predominating. The United Kingdom has elevated BDE 209 due to high usage of Deca commercial mixture. These studies suggest that indoor PBDE contamination through household dust could be a potential source of PBDE exposure and body burden especially in young children. ^ PBDE levels in dryer lint from U.S ranged from 321 to 3073 ng/g (Mean: 1138 ng/g, Median: 803 ng/g) and from Germany were from 330 to 2069 ng/g (Median: 71ng/g, Mean: 361 ng/g). High median levels in U.S samples indicate contamination of lint with PBDEs although the source of the PBDEs in lint may be from dryer electrical components or air deposition onto clothes, lint may be one source of PBDE exposure to humans. ^

Polybrominated diphenyl ether (PBDE) exposure in North Americans: Cause for concern?

Polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) are brominated flame retardants (BFRs) that have been widely produced and used as flame retardants since the 1970’s in many consumer products such as carpet and drape linings, plastics used in electronics, computer and television casings and polyurethane foam used in chairs, sofas and mattresses. PBDEs are persistent organic pollutants (POPs), which, by definition, are toxic in nature, persistent in the environment and accumulative in living organisms. Animal studies have found PBDEs to cause health defects such as fetal malformations, delayed onset of puberty, decreased sperm count, behavioral changes, permanent learning and memory impairment, endocrine disruption, as well as cancer at high doses. Recent research involving humans reported that elevated breast milk PBDEs levels in their mothers are associated with cryptorchidism (absence of one or both testes from the scrotum) in newborn boys and adverse birth outcomes as well as elevated serum PBDE levels in mothers are associated with low sperm count in young men. There are three commonly manufactured PBDE commercial mixtures: Penta-, Octa-, and Deca-BDEs. Two of them (Octa- and Penta-BDEs) have been banned by the European Union and are being voluntarily phased out in the United States. However, Deca continues to be manufactured, used, and imported in the United States. This MPH thesis consists of a literature review of peer reviewed scientific articles concerned with PBDEs in the environment and in humans, as well as a discussion concerning different routes of exposure to PBDEs and their blood, milk and tissue levels as surrogates for body burdens in North Americans and in people from other countries. Results of this literature review shows PBDE levels in human blood, milk and tissues are higher in North Americans than people from other countries worldwide. To date, the highest level of PBDEs was found in a toddler’s blood in a California study. Despite the fact that PBDEs are associated with adverse health effects, and highest levels of PBDEs in North Americans, Deca-BDE is still manufactured, used and imported in the United States. There is an urgent need of new federal regulatory policy to ban completely the production, importation and use of all commercial mixtures of PBDEs.^

Actividad antioxidante de los compuestos fenólicos contenidos en las semillas de la vid (vitis vinifera l.)

El propósito de este trabajo es obtener un antioxidante natural a partir de las semillas de uva (Vitis vinifera L.), para emplear en alimentos. Para ello se compararon distintos solventes para la extracción de fenoles de las semillas de la uva, de modo de obtener el extracto más concentrado en compuestos activos con la mínima degradación de su poder antioxidante durante el proceso de obtención. La concentración de fenoles totales de los extractos se determinó por el método Folin Ciocalteu. El poder reductor de los extractos se midió empleando el método de Oyaizu. Una vez seleccionado el solvente más adecuado para la extracción, se analizó la cinética de extracción, optimizando el tiempo de tratamiento. El extracto fue concentrado al vacío, y se veríficó la conservación del poder reductor en el extracto concentrado, por el método de Oyaizu. El extracto de semillas concentrado y sin concentrar se empleó en un sistema real sujeto a oxidación, tal como el jugo de manzanas. El grado de oxidación del jugo se midió por el método de Özoglu. El extracto concentrado fue deshidratado por secado en lecho de espuma y por liofilizado. En ambos casos se verificó el efecto del tratamiento de secado sobre el poder reductor. Finalmente, se evaluó la actividad antioxidante del extracto líquido concentrado de semillas de vid, respecto de otros antioxidantes comerciales como ácido ascórbico y dióxido de azufre. El sustrato oxidable fue el jugo de manzanas, y el grado de oxidación se midió por el método de Özoglu. El análisis estadístico de los datos se realizó mediante el análisis de la varianza; cuando no fue posible emplear el mencionado análisis, debido a que no se verificaban los supuestos básicos para su aplicación, se empleó la prueba de Kruskal –Wallis. En todos los casos, se utilizó el programa Statgraphics plus ®4.0. Para obtener un extracto antioxidante a partir de semillas de vid se utilizó una ex-tracción con agua a 90ºC, durante 4 horas. La relación sólido- líquido empleada fue de 1g de semillas enteras por 10 ml de solvente. El extracto obtenido presentaba una concentración de 12,587 mg de fenoles totales por gramo de semillas de uva extractadas y un poder reductor de 1,290 unidades. Como consecuencia del análisis de la cinética de extracción, el tiempo de tratamiento se redujo de 4 horas a 3 horas. La concentración del extracto se realizó al vacío a 60ºC, verificándose un aumen-to del poder reductor en el extracto concentrado, comprobado sobre jugo de manzanas. Comparando el extracto concentrado y el extracto sin concentrar se observa que la concentración de fenoles totales aumentó 29,57 veces, mientras que el poder reductor aumentó 37,39 veces. El deshidratado del extracto por medio del lecho de espuma permitió conservar el poder reductor del mismo, no ocurrió lo mismo en el deshidratado por liofilizado, donde se produjo un deterioro del poder reductor. Para un mismo contenido de fenoles totales agregado al jugo de manzanas, el ex-tracto líquido sin concentrar produjo un 28,4% de inhibición de la oxidación, mientras que el de extracto líquido concentrado produjo un 51,5 % de inhibición de la oxidación del jugo de manzanas. El extracto de semillas de vid, aplicado como antioxidante en jugo de manzanas, inhibió el desarrollo de la oxidación en un 31,51%, considerando 24 horas el tiempo de tratamiento. Este desempeño supera al ácido ascórbico, que en iguales condiciones, inhibió el desarrollo de la oxidación en un 2,6%. Pero en las condiciones de tra-bajo, el dióxido de azufre resulta mejor antioxidante que ambos, ya que logró inhibir el desarrollo de la oxidación en un 97,40 %.

Extracto de semillas de vid (Vitis vinifera L.) con actividad antioxidante : concentración, deshidratación y comparación con antioxidantes de uso comercial

Los objetivos de este trabajo fueron: 1) Evaluar un proceso de concentración y deshidratación de un extracto polifenólico de semillas de vid (Vitis vinifera L.). El proceso debía conservar el poder reductor del extracto. 2) Valorar la eficiencia del antioxidante obtenido por comparación con antioxidantes de uso habitual en un producto vegetal susceptible de ser oxidado, tal como el jugo de manzanas. El extracto de semillas de vid fue concentrado a 60°C en un concentrador rotativo al vacío de laboratorio. La concentración de los compuestos fenólicos fue determinada por el método de Folin-Ciocalteu modificado. La actividad antioxidante se determinó midiendo el poder reductor, por el método de Oyaizu. La oxidación del jugo de manzanas se determinó por el método de Özoglu. El extracto concentrado obtenido fue deshidratado por dos métodos: liofilización y secado en lecho de espuma. A igual concentración fenólica, el extracto concentrado mostró mayor capacidad antioxidante que el extracto simple. El extracto secado en lecho de espuma conservó la misma capacidad antioxidante que el extracto concentrado. El extracto liofilizado experimentó una pérdida significativa de la actividad antioxidante. El extracto concentrado de semillas de vid inhibió la oxidación del jugo de manzanas en un 31,51%, el ácido ascórbico en un 2,60% y el dióxido de azufre en un 97,40%.

Shipborne ocean color remote sensing

In this paper, modernized shipborne procedures are presented to collect and process above-water radiometry for remote sensing applications. A setup of five radiometers and a bidirectional camera system, which provides panoramic sea surface and sky images, is proposed for the collection of high-resolution radiometric quantities. Images from the camera system can be used to determine sky state and potential glint, whitecaps, or foam contamination. A peak in the observed remote sensing reflectance RRS spectra between 750-780 nm was typically found in spectra with relatively high surface reflected glint (SRG), which suggests this waveband could be a useful SRG indicator. Simplified steps for computing uncertainties in SRG corrected RRS are proposed and discussed. The potential of utilizing "unweighted multimodel averaging," which is the average of four or more common SRG correction models, is examined to determine the best approximation RRS. This best approximation RRS provides an estimate of RRS based on various SRG correction models established using radiative transfer simulations and field investigations. Applying the average RRS provides a measure of the inherent uncertainties or biases that result from a user subjectively choosing any one SRG correction model. Comparisons between inherent and apparent optical property derived observations were used to assess the robustness of the SRG multimodel averaging ap- proach. Correlations among the standard SRG models were completed to determine the degree of association or similarities between the SRG models. Results suggest that the choice of glint models strongly affects derived RRS values and can also influence the blue to green band ratios used for modeling biogeochemical parameters such as for chlorophyll a. The objective here is to present a uniform and traceable methodology for determining ship- borne RRS measurements and its associated errors due to glint correction and to ensure the direct comparability of these measurements in future investigations. We encourage the ocean color community to publish radiometric field measurements with matching and complete metadata in open access repositories.

Properties of aluminium nodules foamed with concentrated solar energy

Commercial aluminium foam filled structures and sandwich panels are available for structural applications. As alternative to these materials, small granular foamed pieces are proposed to fill structures as well as sandwich panels. On the present work, foam precursors are obtained by Powder Metallurgy (PM) route, using natural calcium carbonate as foaming agent instead of titanium hydride. Extruded precursor bars were cut into small pieces (around 4.5 mm long and 5mm in diameter). Foaming treatment was carried out on two different ways: electrical preheated furnace and by solar furnace. Foamed nodules presented a low cell size, density e.g. 0.67 g/cm3 to 0.88 g/cm3 and a height/diameter ratio between 0.72 and 0.84 as a function of precursor size. These properties depend on the foaming particle size, foaming cycle and precursor dimensions. Carbonate precursors are easily foamed by concentrated solar energy, due to the lower risk of cell collapse than with hydride precursors, resulting from cell stabilization by oxide skin formation into cells and a low degree of foamed nodules bonding.

Desarrollo, análisis y caracterización de procesos de soldeo térmico de espumas de aluminio

Uno de los retos actuales aún pendiente de lograr trabajando con espumas de aluminio, es el desarrollo de métodos de unión fácilmente reproducibles a nivel industrial que permitan la unión de espumas de aluminio entre sí o con otros componentes tipo pletinas, para así poder fabricar piezas de mayor tamaño o con formas complejas, a la vez que se conserven las propiedades y características principales de las espumas de aluminio, tanto en la zona principal de unión o cordón, como en la interfase y zona afectada térmicamente, que se encuentran anexa. Los actuales procesos de unión más utilizados con espumas de aluminio, se basan principalmente en adhesivos y uniones mecánicas. Estas soluciones a priori válidas, añaden problemas técnicos a determinadas aplicaciones de las espumas que frenan la completa integración de estos materiales en un entorno de fabricación flexible y global. Por esta razón, los actuales procesos de producción de las espumas de aluminio se restringen a determinadas ofertas hechas a la medida del cliente, no pudiendo atender por falta de soluciones, a una gran parte del potencial mercado de estos materiales. En el presente trabajo de investigación se han desarrollado y caracterizado diferentes métodos de unión de espumas de aluminio, en configuración a tope y de espumas de aluminio con pletinas en configuración a solape, basados en procesos por soldeo térmico. One of the current challenges even pending of being achieved working with aluminium foams, is the development of easily reproducible methods at industrial level that allow the joint of aluminium foams between them or with other elements as for example aluminium plates for making bigger pieces or with more complex forms, remaining simultaneously in the weld bead the properties and main characteristics of aluminium foam, so much in the joint area or interface, since in the affected closer thermal zone. Currently, the most used joint processes for applying to aluminium foams are based mainly on adhesives and mechanical joins. These solutions initially valid, add technical problems to certain aluminium foams applications, which stop the complete integration of these materials in a more flexible and global manufacture environment. For this reason, current aluminium foam manufacturing processes are restricted to certain offers done to a specific customer requirement, not being able to attend for lack of available solutions, to a great potential market of these materials. In the present work, different joint methods between aluminium foams and between aluminium foams and plates for butt and lap configurations have been developed and characterized based on thermal welding processes.

Estudio del comportamiento mecánico de las espumas pulvimetalúrgicas de aluminio

Con este trabajo se pretende determinar la relación entre las características físicas y mecánicas y la estructura para espumas de aluminio de Al12Si y AA6061 obtenidas por pulvimetalurgia utilizando probetas prismáticas de dimensiones diecisiete por diecisiete por sesenta milímetros. De su estudio mecánico y de análisis de imagen se concluye que las probetas cuyas propiedades físicas y mecánicas están moderadamente por encima de la media poseen mayor número de poros medianos y paredes de poro más gruesas. Por el contrario, las propiedades resultan inferiores cuando se presentan estructuras con un mayor número de poros medianos. Aquellas espumas con estructuras obtenidas por una espumación incompleta presentan una menor porosidad y por ello mayores densidades. En aquellos casos donde la estructura presenta una elevada presencia de poros grandes, sus propiedades mecánicas disminuyen. ABSTRACT With this work we are trying to determine the relation between physical and mechanical characteristics and its structure, for Al12Si and AA6061 aluminium foams, obtained by podwer metallurgy. Aluminium foam samples with dimensions of seventeen per seventeen per sixty millimeters were used. After its mechanical and image analysis study, we conclude that samples whose physical and mechanical properties are moderately over the average, they have a major proportion of medium pores and thicker pore walls. Otherwise, properties result to be inferior when a major number of medium pores structures are presented. Those foam structures obtained with an incomplete foaming process show a lower porosity, and so higher densities. Also, properties decrease in those cases in which the structure presents a high presence of big pores.

MRI and Bidimensional relaxometry sequences for macro and microstructure assessment in food models.

Physico-chemical and organoleptic characteristics of food depend largely on the microscopic level distribution of gases and water, and connectivity and mobility through the pores. Microstructural characterization of food can be accomplished by Magnetic Resonance Imaging (MRI) and Nuclear Magnetic Spectroscopy (NMR) combined with the application of methods of dissemination and multidimensional relaxometry. In this work, funded by the EC Project InsideFood, several artificial food models, based on foams and gels were studied using MRI and 2D relaxometry. Two different kinds of foams were used: a sugarless and a sugar foam. Then, a half of a syringe was filled with the sugarless foam and the other half with the sugar foam. Then, MRI and NMR experiments were performed and the sample evolution was observed along 3 days in order to quantify macrostructural changes through proton density images and microstructural ones using T1T2 maps, using an inversion CPMG sequence. On the proton density images it may be seen that after 16 hours it was possible to differentiate the macrostructural changes, as the apparition of free water due to a syneresis phenomenon. On the interface it can be seen a brighter area after 16 hours, due to the occurrence of free water. Moreover, thanks to the bidimensional relaxometry (T1-T2) it was possible to differentiate among microscopic changes. Differences between the pores size can be observed as well as the microstructure evolution after 30.5 hours, as a consequence differences are shown on free water redistribution through larger pores and capillarity phenomena between both foams.

Sistema de protección contra incendios de un parque de almacenamiento de líquidos petrolíferos

Los procesos relacionados con el almacenamiento y manipulación de productos petrolíferos, conllevan siempre determinados riesgos de incendio que dependen básicamente de las propiedades físicas y químicas de los productos, y hacen indispensable la adopción de importantes medidas de seguridad contra incendios. Esto es debido a que las consecuencias previsibles en caso de la producción y expansión del incendio son tan graves que aconsejan la instalación de medios más potentes de lucha contra incendios, que los simples extintores manuales. En base a ello, el presente proyecto pretende definir y desarrollar una propuesta de diseño del sistema de protección contra incendios en la zona de almacenamiento de una planta de almacenamiento de líquidos petrolíferos. La planta almacena Gasóleo, Gasolina y Queroseno de Aviación en ocho tanques atmosféricos de techo fijo situados en un único cubeto de retención. Se desarrolla un extenso estudio de los requisitos normativos para este tipo de casos, y en consecuencia, se calcula y clasifica el nivel de riesgo intrínseco de incendio en la zona estudiada, a partir de su carga de fuego ponderada y corregida. Además, se muestra la distribución de los tanques en el cubeto, basada en el cálculo de las distancias de seguridad entre cada uno de ellos y con el exterior. A partir de ello, el proyecto se centra en el cálculo de los valores de descarga de agua de refrigeración, requeridos en las boquillas de agua pulverizada e hidrantes exteriores de alrededor de la zona de riesgo; de espuma física para hidrocarburos, en las cámaras de espuma de la parte superior de la envolvente de los tanques, y en los monitores auxiliares de descarga de espuma, de la zona del cubeto de retención. Los objetivos, métodos y bases de cálculo se recogen en la memoria del proyecto. Además se incluye, la planificación temporal con MS Project, de la implementación del proyecto; la elección de los equipos que componen los sistemas, el presupuesto asociado y los planos de distribución de la planta y del flujo de tuberías propuesto. ABSTRACT Fire protection units and equipment are necessary on processes and operations related to storage and handling of petroleum products, because of their flammable and combustible properties. In case a hazard of fire from petroleum products is materialized, huge consequences are to be expected. To reduce losses, facilities should be equipped with appropriate protection. Based on that, this project seeks to define and develop the fire protection system design for a petroleum liquids storage installation. The plant stores Gasoil, Gasoline, and aviation Kerosene in eight fixed roof atmospheric tanks. A complete study of the fire protection regulations is carried out and, as a result, the studied area’s risk level is determined from its fire load density. The calculation of the minimum shell-to-shell spacing of adjacent aboveground storage tanks and external equipment, is also determined for a correct distribution of tanks in the bunded area. Assuming that, the design includes calculations of required discharge of water for spray nozzles and hydrants, and required discharge of foam from foam chambers and foam monitors. Objectives, methodology and calculation basis are presented on the project technical report; which also includes project scheduling with MS. Project software, the selection of system components and equipment, related budget and lay out of installation and piping.

Ca-amendement and tillage: medium term synergies for improving key soil properties of acid soils. Soil and tillage research, 134: 195-206

Ca-amendments are routinely applied to improve acid soils, whilst no-tillage (NT) has been widely recommended in soils where traditional tillage (TT) has led to losses of organic matter. However, the potential interactions between the two treatments are only partially known. Our study was conducted on an annual forage crop agrosystem with a degraded Palexerult soil located in SW Spain, in order to assess if the combination of NT plus a Ca-amendment provides additional benefits to those of their separate use. To this end we analysed the effects of four different combinations of tillage and Ca-amendment on selected key soil properties, focusing on their relationships. The experimental design was a split-plot with four replicates. The main factor was tillage (NT versus TT) and the second factor was the application or not of a Ca-amendment, consisting of a mixture of sugar foam (SF) and red gypsum (RG). Soil samples were collected from 3 soil layers down to 50 cm after four years of treatment (2009). The use of the Ca-amendment improved pH and Al-toxicity down to 25 cm and increased exchangeable Ca2+ down to 50 cm, even under NT due to the combined effect of SF and RG. Both NT and the Ca-amendment had a beneficial effect on total organic carbon (TOC), especially on particulate organic carbon (POC), in the 0–5 cm layer, with the highest contents observed when both practices were combined. Unlike NT, the Ca-amendment failed to improve soil aggregation in spite of the carbon supplied. This carbon was not protected within the stable aggregates in the medium term, making it more susceptible to mineralization. We suggest that the fraction of Al extracted by oxalate from solid phase (AlOxa-Cu-K) and the glomalin-related soil proteins (GRSPs) are involved in the accumulation of carbon within water stable aggregates, probably through the formation of non-toxic stable Al-OM compounds, including those formed with GRSPs. NT alone decreased AlK in the 0–5 cm soil layer, possibly by increasing POC, TOC and GRSPs, which were observed to play a role in reducing Al toxicity. From our findings, the combination of NT and Ca-amendment appears to be the best management practice to improve chemical and physical characteristics of acid soils degraded by tillage.

Evaluación teórico experimental de la influencia de espumas de relleno metálicas como elementos de absorción de energía en perfiles tubulares de pequeño espesor. Su aplicación a vehículos para el transporte colectivo de personas

Los accidentes con implicación de autocares en los que se producen vuelcos ponen de manifiesto la especial agresividad de los mismos, como lo confirman las estadísticas. Como medida para mejorar la seguridad de los Vehículos de Grandes Dimensiones para el Transporte de Pasajeros (V.G.D.T.P.) frente a vuelco fue aprobado por las Naciones Unidas el Reglamento Nº 66 de Ginebra. Este reglamento establece los requisitos mínimos que las estructuras de los vehículos de grandes dimensiones deben cumplir con respecto a vuelco. El reglamento 66 ha supuesto un paso adelante muy importante en relación con la seguridad de los autocares, puesto que especifica por primera vez requerimientos estructurales a este tipo de vehículos, y en general ha supuesto una mejora del vehículo . Por otro lado, a consecuencia de la obligatoriedad de instalación de cinturones de seguridad, existe una unión entre pasajeros y vehículo, pero como no se trata de una unión rígida, hay que contemplar el porcentaje de la masa de los ocupantes que influye en la absorción de energía de la estructura. Además la retención de los ocupantes con cinturones de seguridad influye en la energía a absorber por la estructura del vehículo en dos aspectos, por un lado aumenta la masa del vehículo y en el otro se incrementa la altura el centro de gravedad. Esta situación a conducido a elaborar por parte de las Naciones Unidas la revisión 01 del Reglamento 66, en el que se considera que el 50 % de la masa total de los pasajeros posee una unión rígida con la estructura del vehículo, y por lo tanto debe ser tenida en cuenta si el vehículo posee sistemas de retención. En la situación actual, con limitaciones de peso del vehículo y peso por eje, los elementos de confort, seguridad y espacio para maleteros contribuyen a aumentar el peso del vehículo. Esto unido a la dificultad de introducción de cambios radicales en la concepción actual de fabricación de este tipo de vehículos por suponer unas pérdidas importantes para los fabricantes existentes, tanto en su conocimiento del producto como en su metodología de proceso, conlleva la necesidad cada vez más agobiante de analizar y evaluar otras alternativas estructurales que sin suponer grandes revoluciones a los productos actualmente en fabricación los complementen permitiendo adaptarse a los nuevos requerimientos en seguridad. Recientes desarrollos en la relación costo-beneficio de los procesos para la producción de materiales celulares metálicos de baja densidad, tales como las espumas metálicas, los posiciona como una alternativa de especial interés para la aplicación como elementos de absorción de energía para reforzar estructuras. El relleno con espumas metálicas puede ser más eficiente en términos de optimización de peso comparado con el aumento de espesor de los perfiles estructurales, dado que la absorción de energía se produce en una fracción relativamente pequeña de los perfiles, en las denominadas rótulas plásticas. La aplicación de espumas de relleno metálicas en estructuras de vehículos se está empezando a emplear en determinadas zonas de los vehículos de turismo, siendo totalmente novedosa cualquier intento de aplicación en estructuras de autobuses y autocares. Conforme a lo expuesto, y con el objeto de resolver estos problemas, se ha elaborado el presente trabajo de tesis doctoral, cuyos objetivos son: -Desarrollar un modelo matemático, que permita simular el ensayo de vuelco, considerando la influencia de los ocupantes retenidos con cinturones de seguridad para evaluar su influencia en la absorción de energía de la estructura. -Validar el modelo matemático de vuelco de la estructura mediante ensayos de secciones representativas de la estructura del vehículo y mediante el ensayo de un vehículo completo. -Realizar un estudio de las propiedades de las espumas metálicas que permitan incorporarlas como elemento de absorción de energía en el relleno de componentes de la superestructura de autobuses y autocares. -Desarrollar un modelo matemático para evaluar el aporte del relleno de espuma metálica en la absorción de energía ante solicitaciones por flexión estática y dinámica en componentes de la superestructura de autobuses o autocares. -Realizar un programa de ensayos a flexión estáticos y dinámicos para validar el modelo matemático del aporte del relleno de espuma metálica sobre componentes de la superestructura de autobuses y autocares. . -Incorporar al modelo matemático de vuelco de la estructura, los resultados obtenidos sobre componentes con relleno de espuma metálica, para evaluar el aporte en la absorción de energía. -Validar el modelo de vuelco de la estructura del autobús o autocar con relleno de espuma metálica, mediante ensayos de secciones de carrocería. ABSTRACT Accidents involving buses in which rollovers occur reveal the special aggressiveness thereof, as the statistics prove. As a measure to improve the safety of large vehicles for the transport of passengers to rollover, Regulation 66 of Geneva was approved by the United Nations. This regulation establishes the minimum requirements that structures of large vehicles must comply with respect to rollovers. The regulation 66 has been a major step forward in relation to the safety of coaches, since it specifies structural requirements to such vehicles and has been an improvement for the vehicle. In turn, as a result of compulsory installation of safety belts, there is contact between passengers and vehicle, but as it is not a rigid connection we must contemplate the percentage of the mass of the occupants that impacts on the energy absorption of the structure. Thus, the passengers’ restraining modifies the energy to absorb by the vehicle in two different aspects: On the one hand, it increases the vehicle weight and on the other the height of the center of gravity. This circumstance has taken the United Nations to elaborate Revision 01 of Regulation 66, in which it is considered that the 50 percent of passengers’ mass has a rigid joint together with the vehicle structure and, therefore, the passengers’ mass mentioned above should be highly considered if the vehicle has seat belts. In the present situation, in which limitations in vehicle weight and weight in axles are stricter, elements of comfort, safety and space for baggage are contributing to increase the weight of the vehicle. This coupled with the difficulty of introducing radical changes in the current conception of manufacturing such vehicles pose significant losses for existing manufacturers, both in product knowledge and process methodology, entails the overwhelming need to analyze and evaluate other structural alternatives without assuming relevant modifications on the products manufactured currently allowing them to adapt to the new safety requirements. Recent developments in cost-benefit processes for the production of metallic foams of low density, such as metal foams, place them as an alternative of special interest to be used as energy absorbers to strengthen structures. The filling with metal foams can be more efficient in terms of weight optimization compared with increasing thickness of the structural beams, since the energy absorption occurs in a relatively small fraction of the beams, called plastic hinges. The application of metal filling foams in vehicle structures is beginning to be used in certain areas of passenger cars, being an innovative opportunity in structures for application in buses and coaches. According to the mentioned before, and in order to come forward with a solution, this doctoral thesis has been prepared and its objectives are: - Develop a mathematical model to simulate the rollover test, considering the influence of the occupants held with seat belts to assess their influence on energy absorption structure. - Validate the mathematical model of the structure rollover by testing representative sections of the vehicle structure and by testing a complete vehicle. - Conduct a study of the properties of metal foams as possible incorporation of energy absorbing element in the filler component of the superstructure of buses and coaches. - Elaborate a mathematical model to assess the contribution of the metal foam filling in absorbing energy for static and dynamic bending loads on the components of buses or coaches superstructure. - Conduct a static and dynamic bending test program to validate the mathematical model of contribution of metal foam filling on components of the superstructure of buses and coaches bending. - To incorporate into the mathematical model of structure rollover, the results obtained on components filled with metal foam, to evaluate the contribution to the energy absorption. - Validate the rollover model structure of the bus or coach filled with metal foam through tests of bay sections. The objectives in this thesis have been achieved successfully. The contribution calculation model with metal foam filling in the vehicle structure has revealed that the filling with metal foam is more efficient than increasing thickness of the beams, as demonstrated in the experimental validation of bay sections.

Amelioration of a degraded acid soil from SW Spain by no-tillage and Ca-amendment

En los suelos, el exceso de acidez lleva asociado deficiencias en ciertos nutrientes y una alta disponibilidad de aluminio, tóxico para los cultivos propios del ambiente mediterráneo. Su laboreo, provoca la pérdida de materia orgánica (MO), deteriora su estructura y reduce la actividad biológica, provocando en última instancia una menor calidad del suelo. Es de esperar pues que cuando se labran suelos ácidos, sus problemáticas particulares tiendan a agravarse. En nuestra zona de estudio, la “raña” de Cañamero (Extremadura, España), predominan los suelos muy ácidos y degradados por un laboreo inadecuado. Las rañas constituyen amplias plataformas casi horizontales, con unos suelos muy viejos (Palexerults), que se caracterizan por tener el complejo de cambio dominado por el aluminio, y un pH ácido que decrece en profundidad. Poseen un potente horizonte Bt rico en arcillas caoliníticas, que propicia que en periodos con exceso de lluvia, se generen capas colgadas de agua cercanas a la superficie. En torno a los años 1940’s estos suelos, que previamente sostenían un alcornocal, o su matorral de sustitución, se pusieron en cultivo. El laboreo aceleró la mineralización de la materia orgánica, agravó los problemas derivados del exceso de acidez y condujo al abandono de los campos cultivados por falta de productividad. Para recuperar la calidad de estos suelos degradados y obtener unos rendimientos compatibles con su uso agrícola es necesario, por un lado, aplicar enmiendas que eleven el pH y reduzcan la toxicidad del aluminio y, por otro, favorecer el incremento en el contenido en MO. En 2005 se implantó en esta raña un ensayo de campo para estudiar la influencia del no laboreo y de la utilización de una enmienda cálcica en parámetros relacionados con la calidad del suelo en un cultivo forrajero. El diseño experimental fue en parcelas divididas con cuatro repeticiones donde el factor principal fue el tipo de laboreo, no laboreo (NL) frente a laboreo convencional (LC), y el factor secundario el uso o no de una enmienda cálcica. La enmienda consistió básicamente en una mezcla de espuma de azucarería y yeso rojo y se incorporó al comienzo del ensayo hasta los 7 cm de profundidad. Desde el comienzo del ensayo el NL influyó positivamente en el contenido de carbono orgánico total (COT) y particulado (COP), mientras que la enmienda tuvo una ligera influencia al principio del ensayo en ambos pero su efecto positivo se desvaneció con el paso del tiempo. Los mayores contenidos en COT y POC se observaron cuando se combinó el NL con la enmienda. La enmienda incrementó con rapidez el pH, y el Ca, y disminuyó el contenido en aluminio hasta una profundidad de 50 cm, incluso en NL, y mejoró ligeramente la agregación del suelo. El NL por sí solo, gracias al aumento en POC, TOC y las proteínas del suelo relacionadas con la glomalina (PSRG), que son capaces de formar compuestos estables no tóxicos con el aluminio, también contribuyó a la reducción de la toxicidad de aluminio en la capa más superficial. Cuando en las campañas con exceso de precipitaciones se generaron capas colgadas de agua próximas a la superficie, el NL generó unas condiciones más favorables para la germinación y desarrollo del cultivo, resultando en una producción más alta que el LC. A ello contribuyó la mayor capacidad de almacenamiento de agua y la mayor transmisividad de esta hacia abajo, en la capa más superficial (0-5 cm) que propició una menor saturación por agua que el LC. Respecto a los parámetros relacionados con la agregación, el NL aumentó los macroagregados hasta los 10 cm de profundidad y favoreció la acumulación de CO y N en todas las fracciones de tamaño de agregados. Sin embargo, la recuperación del grado de macroagregación tras el cese del laboreo resulta lenta en comparación con otros suelos, posiblemente debido al bajo contenido en arcilla en el horizonte Ap. En comparación con el NL, la enmienda mostró también un efecto positivo, aunque muy ligero, en la agregación del suelo. En contradicción con otros estudios en suelos ácidos, nuestros resultados indican la existencia de una jerarquía de agregados, y destacan el papel importante de la MO en la mejora de la agregación. Tanto el NL como la enmienda favorecieron por separado varias propiedades químicas, físicas y biológicas del suelo, pero, en general, encontramos los mayores beneficios con su uso combinado. Además, a largo plazo el efecto positivo de NL en las propiedades del suelo fue en aumento, mientras que el efecto beneficioso de la enmienda se limitó básicamente a las propiedades químicas y se desvaneció en pocos años. Destacamos que las condiciones meteorológicas a lo largo del ensayo beneficiaron la producción de biomasa en NL, y en consecuencia las propiedades relacionadas con la materia orgánica, por lo que son un factor a tener en cuenta a la hora de evaluar los efectos de la enmienda y el laboreo sobre las propiedades del suelo, especialmente en zonas donde esas condiciones son muy variables entre una campaña y otra. Los resultados de este estudio han puesto de manifiesto que el NL no ha mermado la eficacia de la enmienda caliza, posiblemente gracias a la alta solubilidad de la enmienda aplicada, es más, el manejo con NL y enmienda es el que ha favorecido en mayor medida ciertos parámetros de calidad del suelo. Por el contrario el LC sí parece anular los beneficios de la enmienda en relación con las propiedades relacionadas con la MO. Por tanto, cabe concluir que la combinación de NL y la enmienda es una práctica adecuada para mejorar las propiedades químicas y físicas de suelos ácidos degradados por el laboreo. ABSTRACT Excessive acidity in soils is associated with deficiencies in certain nutrients and high concentrations of available aluminum, which is toxic for most Mediterranean crops. Tilling these soils results in the loss of soil organic matter (SOM), damages soil structure and reduces biological activity, ultimately degrading soil quality. It is expected, therefore, that when acid soils are tilled, their particular problems will tend to get worse. In our study area, the "Cañamero’s Raña” (Extremadura, Spain), acid soils degraded by an inappropriate tillage prevail. Rañas are large and flat platforms with very old soils (Palexerults), which are characterized by an exchange complex dominated by aluminum and an acid pH which decreases with depth. These soils have a strong Bt horizon rich in kaolinite clays, which encourages the formation of perched water-tables near the soil surface during periods of excessive rain. During the first third of the 20th century, these soils, that previously supported cork oak or its scrub replacement, were cultivated. Tillage accelerated the mineralization of the SOM, aggravating the problems of excessive acidity, which finally led to the abandonment of the land due to low productivity. To recover the quality of these degraded soils and to obtain consistent yields it is necessary, first, to apply amendments to raise the pH and reduce aluminum toxicity, and second to encourage the accumulation of SOM. In 2005 a field trial was established in the Raña to study the influence of no-tillage and the use of a Ca-amendment on soil quality related parameters in a forage crop agrosystem. The experimental design was a split-plot with four replicates where the main factor was tillage type, no-tillage (NT) versus traditional tillage (TT) and the secondary factor was the use or not of a Ca-amendment. The Ca-amendment was a mixture of sugar foam and red gypsum that was incorporated into the top 7 cm of the soil. Since the beginning of the experiment, NT had a positive influence on total and particulate organic carbon (TOC and POC, respectively), while the Ca-amendment had a small positive influence at the beginning of the study but its effect diminished with time. The highest TOC and POC contents were observed when NT and the Ca-amendment were combined. The Ca-amendment, even under NT, rapidly increased pH and Ca, and decreased the aluminum content to a depth of 50 cm, as well as improving soil aggregation slightly. NT, due to the increased POC, TOC and Glomalin-related soil proteins (GRSP), which can form stable non-toxic compounds with aluminum, also contributed to the reduction of aluminum toxicity in the upper layer. When perched water-tables near the soil surface were formed in campaigns with excessive rainfall, NT provided more favorable conditions for germination and crop development, resulting in higher yields compared with TT. This was directly related to the higher water storage capacity and the greater transmissivity of the water downwards from the upper layers, which led to lower water saturation under NT compared with TT. With regards to the aggregation-related parameters, NT increased macroaggregation to a depth of 10 cm and favored the accumulation of OC and N in all aggregate size fractions. However, the degree of recovery of macroaggregation after tillage ceased was slow compared with other soils, possibly due to the low clay content in the Ap horizon. Compared with NT, the Ca-amendment had a slight positive effect on soil aggregation. In contrast to other studies in acid soils, our results indicate the existence of an aggregate hierarchy, and highlight the important role of SOM in improving aggregation. Both NT and the Ca-amendment separately favored various chemical, physical and biological soil properties, but in general we found the greatest benefits when the two treatments were combined. In addition, the positive effect of NT on soil properties increased with time, while the beneficial effect of the Ca-amendment, which was limited to the chemical properties, vanished after a few years. It is important to note that the meteorological conditions throughout the experiment benefited biomass production under NT and, as a consequence, organic matter related properties. This suggests that meteorological conditions are a factor to consider when evaluating the effects of Ca-amendments and tillage on soil properties, especially in areas where such conditions vary significantly from one campaign to another. The results of this study show that NT did not diminish the effectiveness of the Ca-amendment, possibly due to the high solubility of the selected amendment. Moreover, the combination of NT and the Ca-amendment was actually the management that favored certain soil quality parameters the most. By contrast, TT seemed to nullify the benefits of the Ca-amendment with regards to the OM related properties. In conclusion, the combination of NT and the application of a Ca-amendment is an advisable practice for improving the chemical and physical properties of acid soils degraded by tillage.