Author: Manuel Alejandro Hernández Peña

Determinación de las deformaciones permanentes a corto plazo de un pavimento considerando la no-linealidad

Manuel Alejandro Hernández Peña (2018)

Facultad de Ingeniería Civil. Maestría en Infraestructura del Transporte en la Rama de las Vías Terrestres

The road network of Mexico presents a significant deterioration. An important stage of the road infrastructure is the design of the pavements. Current pavement design methods have considerable variation between predictions of failure and the reality. The current design methods are based on the calculation of permanent deformations and fatigue cracking of the pavement, based on input values that have to do with the structure, materials, climate and traffic. However, the calculation of the deterioration is based on empirical models based on the experience of the designer, which produces poor accuaracy in the calculation. The mechanistic methods perform analysis with totally scientific basis, where the variables involved in pavement performance are involved from parameters obtained from laboratory tests. In this work, a permanent deformation calculation model is presented, which considers the non-linearity, the variation of the resilient modulus with respect to the state of stresses and the suction, as well as the evolution of the permanent deformation from data of tests of laboratory. The method involves an axisymmetric analysis of a pavement structure using the finite element method, in which the differential elasticity equations with variation of the resilient modulus, water flow equations in soils and the equation of permanent deformations are solved.

La red carretera de México presenta un importante deterioro. Una etapa importante de la infraestructura carretera es el diseño de los pavimentos. Los métodos actuales de diseño de pavimentos tienen una variación considerable entre las predicciones de deterioro y la realidad. Los métodos actuales de diseño se basan en el cálculo de deformaciones permanentes y agrietamiento por fatiga del pavimento, a partir de valores de entrada que tienen que ver con la estructura, los materiales, el clima y el tránsito vehicular. Sin embargo, el cálculo del deterioro se basa en modelos empíricos con base en la experiencia del diseñador, lo que produce poca certeza en el cálculo. Los métodos mecanicistas buscan realizar análisis con base puramente científica, donde se involucren las variables que intervienen en el desempeño del pavimento a partir de parámetros obtenidos de pruebas de laboratorio. En este trabajo se presenta un modelo de cálculo de deformaciones permanentes, el cual considere la no-linealidad, la variación del módulo resiliente respecto al estado de esfuerzos y a la succión, así como la evolución de la deformación permanente a partir de datos de ensayos de laboratorio. El método involucra un análisis axisimétrico de una estructura de pavimento mediante el método de elementos finitos, en el cual se solucionan las ecuaciones diferenciales de elasticidad con variación del módulo resiliente, ecuaciones de flujo de agua en suelos y la ecuación de deformaciones permanentes.

Master thesis

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA FIC-M-2018-1736 Facultad de Ingeniería Civil. Maestría en Infraestructura del Transporte en la Rama de las Vías Terrestres Deformaciones permanentes Pavimentos Análisis no-lineal

Aplicaciones electroquímicas al tratamiento de aguas residuales

Manuel Andrés Rodrigo Pablo Cañizares FRANCISCO JAVIER LLANOS HUESCA JUSTO LOBATO FABIOLA MARTINEZ RAMIREZ KAREN CRISTINA SAEZ GOMEZ ARTURO COLIN CRUZ Armando Diez Pérez LINA AGUSTINA BERNAL MARTINEZ THELMA BEATRIZ PAVON SILVA VICTOR FRANCISCO PACHECO SALAZAR BERNARDO ANTONIO FRONTANA URIBE RUBEN CESAR VASQUEZ MEDRANO FERNANDO FELIPE RIVERA ITURBE MARTIN ROGELIO CRUZ DIAZ ELIGIO PASTOR RIVERO MARTINEZ IGNACIO GONZALEZ MARTINEZ GABRIELA ROA MORALES IVONNE LINARES HERNANDEZ ARACELI AMAYA CHAVEZ CARLOS EDUARDO BARRERA DIAZ ANAID CANO QUIROZ RICARDO VICTORIA LEON SARAI VELAZQUEZ PEÑA VERONICA MARTINEZ MIRANDA Patricia Balderas Hernández JUAN MANUEL PERALTA HERNANDEZ MARCELA MENDEZ TOVAR ROBERTO ACERO RUEDA Ricardo Jaime Guerra Sánchez Enric Brillas VIOLETA LUGO LUGO Sergio Alejandro Martínez Delgadillo CARLOS SOLIS MORELOS JULIAN CRUZ OLIVARES MARIA TERESA RAMIREZ SILVA Manuel Eduardo Palomar Pardavé (2014)

El presente libro tiene como finalidad compilar numerosas investigaciones en el campo de la tecnología electroquímica y sus aplicaciones ambientales, contando con la colaboración de un gran número de investigadores tanto nacionales como extranjeros, proponiendo con ello una visión amplia dentro de la aplicación de la electroquímica. Los temas que integran esta obra se escogieron cuidadosamente considerando desde los principios básicos de la electroquímica aplicada al tratamiento de aguas residuales hasta los parámetros a considerar durante el diseño, operación y evaluación de dichos sistemas, sin dejar de lado las aplicaciones utilizadas en la actualidad en la industria, la docencia y la investigación. Este libro reúne diversas temáticas por lo que puede considerarse como un compendio de aquellos elementos que el lector requiere para poder tener una visión amplia de las aplicaciones de la electroquímica en el campo del tratamiento de agua residual.

En el Capítulo 1 se presenta una primera impresión de los Fundamentes de la Electroquímica Ambiental, en donde los autores explican cómo esta disciplina es una nueva área de la ciencia en donde se emplean conocimientos de Electroquímica, Ingeniería Química y Ciencia de Materiales, así como las aplicaciones específicas para la remediación ambiental. En el Capítulo 2 los autores ofrecen una descripción de los principales parámetros fisicoquímicos y biológicos que se emplean para definir a la calidad del agua. Este capítulo describe en función de qué características físicas, químicas y biológicas se puede evaluar a un agua residual así como también la aplicación de estas características como variables de control de un proceso de tratamiento y también como el empleo de ellas para limitar las concentraciones máximas permisibles de descarga de aguas residuales. El Capítulo 3 se refiere a uno de los procesos más empleados en el tratamiento de agua: la coagulación-floculación. Se aborda desde una óptica teórica hasta la descripción de un ejemplo de aplicación en la industria. Resulta importante incluir este capítulo ya que uno de los métodos más prometedores en la electroquímica ambiental es la electrocoagulación, la cual se narra en el Capítulo 6. Las bases de las celdas de laboratorio y reactores industriales electroquímicos se relatan en el Capítulo 4. En particular, se refieren las implicaciones que tienen las principales características físicas y de diseño de celdas de laboratorio y reactores electroquímicos industriales que permiten obtener transformaciones eficientes gracias a un correcto control del potencial de electrodo en estos sistemas. La implementación de procesos electroquímicos para su aplicación a nivel industrial, requiere del diseño eficiente del dispositivo central: el reactor electroquímico. Por lo que, en el Capítulo 5 se presentan los elementos de análisis de reactores electroquímicos para su diseño y caracterización. El Capítulo 7 describe bajo qué circunstancias se puede llevar a cabo el proceso de electroflotación. Los autores muestran cómo este proceso está influenciado por el pH de la solución acuosa, la densidad de corriente y el tipo de electrodos que se emplean. El lector encontrará en el Capítulo 8 las bases teóricas de uno de los procesos que involucra la química de la reacción de Fenton, así como las aplicaciones ambientales para el tratamiento de soluciones sintéticas y reales con diferentes contaminantes refractarios, tales como plaguicidas, colorantes, productos de cuidado personal, fármacos y residuos químicos industriales. En el Capítulo 9 se presentan algunos conceptos fundamentales sobre la Electrooxidación, también conocida como oxidación electroquímica, la cual está enfocada a realizar la oxidación de contaminantes presentes en aguas residuales sobre la superficie de electrodos. La tecnología para la electrogeneración de peróxido de hidrógeno y su empleo en el tratamiento de agua residual se describe en el Capítulo 10. Uno de los metales pesados que tienen un alto grado de toxicidad en el ambiente es el Cr(VI), el cual no puede ser removido por métodos convencionales por lo que una tecnología que puede emplearse en este tratamiento se relata en el Capítulo 11. En el Capítulo 12 se presentan los avances más recientes cuando se emplean los métodos electroquímicos con algún otro tipo de tratamiento, lo que ha resultado en la obtención de sinergias en los procesos, lo que implica una reducción en los costos de operación. Finalmente, en el Capítulo 13, se presenta el tema de usos y aplicaciones de sensores químicos y electroquímicos para la detección de contaminantes en agua y agua residual.

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Aplicaciones electroquímicas aguas residuales sensores químicos BIOLOGÍA Y QUÍMICA