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Influencia de la adición de Zr en una aleación con memoria de forma TiNi

ENRIQUE ALEJANDRO LOPEZ BALTAZAR (2016)

The influence of varied amounts of Zr on the microstructure, hardness and strength of the shape memory alloy Ti50Ni50-X ZrX % atm. pct. has been analyzed in this work. An electric vacuumed arc furnace was employ in order to add varied fractions of Zr within a range 520 pct. Martensite was observed when Zr additions ranged between 05 pct; whereas, austenite phase was predominantly found if Zr addition reached the range above 1020 pct. Meanwhile, significant increased hardness values are revealed when increasing Zr content, in fact, hardness is higher if contrasted to comparable biomedical materials.

En esta investigación se analizó la influencia del % de Zr que fue sustituido por el Ni, en una aleación utilizada como biomaterial con memoria de forma del tipo Ti50Ni50-X ZrX % at, sobre la microestructura, dureza y resistencia mecánica. Se realizó la fundición mediante arco eléctrico, variando las cantidades del Zr desde 5 al 20% at. El resultado fue que al incrementar la cantidad de Zr hay un cambio microestructural en las aleaciones de 0 a 5% de Zr presentándose martensita, posteriormente del 10-20% de Zr se observó una microestructura constituida de austenita con un aumento en las concentraciones de Zr en diferentes zonas. Los resultados de las pruebas de microdureza muestran un aumento significativo al momento de incrementar el contenido de Zr en la aleación, obteniéndose valores superiores a otras aleaciones de biomateriales reportadas en la literatura.

Producción Científica de la Universidad Autónoma de Zacatecas UAZ

Conference proceedings

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA TiNiZr microestructura propiedades mecánicas

Contenido de humedad y tipo de endospermo en la resistencia a compresión en semilla de maíz

ARTURO MANCERA RICO (2014)

Tesis (Doctorado en Ciencias, especialista en Producción de Semillas).- Colegio de Postgraduados, 2014.

La calidad física, fisiológica y sanitaria de la semilla se reduce debido al daño mecánico ocasionado por la mecanización de la cosecha y del acondicionamiento. Conocer la resistencia al daño mecánico en función de la humedad y textura de la semilla, permitirá minimizar el mismo durante las etapas de limpieza, secado y almacenaje. En el presente estudio se evaluó el desplazamiento, la fuerza y la energía a ruptura por compresión en cinco variedades con diferente textura de endospermo (genotipo): harinoso, semi-dentado, dentado, semi-cristalino y cristalino; y a siete niveles de humedad: 8, 12, 16, 20, 24, 28 y 32 % (base húmeda); se comparó el daño visible y la calidad fisiológica, y se evaluó el daño tisular y celular de semillas de maíz harinoso, semi-dentado y cristalino comprimidas hasta ruptura y testigo con humedad de 12 y 20 %. La relación entre contenido de humedad y a) desplazamiento a ruptura, fue lineal y directamente proporcional para los cinco genotipos estudiados; b) fuerza a ruptura, fue lineal y directamente proporcional para el genotipo harinoso e inversamente proporcional para los genotipos semi-cristalino y cristalino; para el semi-dentado y dentado, fue cuadrática; c) energía a ruptura, fue lineal y directamente proporcional en el harinoso y semi-cristalino, y cuadrática en el semi-dentado, dentado y cristalino. El genotipo semi-dentado obtuvo el mayor índice de daño y el cristalino el menor. La germinación fue de 85.2 y 55.0 % para el testigo y para semillas sometidas a ruptura; la reducción de germinación no estuvo afectada por el índice de daño. La germinación fue mayor en el genotipo semi-dentado, a humedad de 12 % en condiciones estándar y a humedad de 20 % en frío. En semillas comprimidas hasta ruptura, la ruptura celular en endospermo y aleurona tuvo una proporción significativamente superior a la separación celular, no se detectaron fracturas en tejido embrionario ni en escutelo, no obstante, la germinación y el vigor fueron significativamente inferiores al testigo. Se concluye que los resultados obtenidos permitirán un mejor manejo pos cosecha y diseño de maquinaria para el manejo de semilla. _______________ MOISTURE CONTENT AND ENDOSPERM KIND ON THE CORN SEED COMPRESSION STRENGHT. ABSTRACT: Mechanization on seed harvesting and conditioning inflicts mechanical damage, which causes physical, physiological and sanitary quality loss. Determining the mechanical damage resistance according to seed moisture and seed endosperm kind, will allow minimize its magnitude during cleaning, drying and storage. In this study, the rupture compression strain, strength and energy were evaluated on corn seeds from five cultivars with floury, semi-dented, dented, semi-flint and flint endosperm kind (genotype), at 8, 12, 16, 20, 24, 28 and 32 % moisture content (wet basis); visible damage and physiological quality were compared, and cell rupture and separation were evaluated on floury, semi-dented and flint genotypes corn seeds uncompressed (control) and compressed until rupture was detected at 12 and 20 % moisture content. Relation of moisture content and a) rupture strain, was linear and positively related on the five genotypes; b) rupture strength, was linear and positively related on the floury genotype, but negatively related on the semi-flint and flint genotypes; meanwhile it was quadratic on the semi-dented and dented genotypes; c) rupture energy, was linear and positively related on the floury and semi-flint genotypes, and quadratic on the semi-dented, dented and flint genotypes. The highest and least damage indexes were presented by the semi-dented and flint genotypes. Controls and rupture compressed seeds germination were of 85.20 and 55.00 %; germination loss was not affected by damage index. The highest germination was presented on the semi-dented genotype at 12 % moisture content on standard conditions, and at 20 % after cold stress. On rupture compressed seeds, cellular rupture area proportion was superior to cellular separation on endosperm and aleurone tissues; there were no fractures neither on embryo nor scutellum tissues, however, germination and vigor were significantly lower than on controls. It was concluded that these results will be useful for a better postharvest handling and machinery design.

Doctoral thesis

Cristalino Daño mecánico Fractura celular Harinoso Microestructura Regresión Cell fracture Flint Floury Mechanical damage Microstructure Regression Producción de Semillas Doctorado CIENCIAS SOCIALES

Evaluación de los parámetros en soldadura por fricción en un aluminio A6061-T6

ENRIQUE ALEJANDRO LOPEZ BALTAZAR ALEJANDRO LOPEZ IBARRA PILAR OROZCO GONZALEZ VICTOR HUGO BALTAZAR HERNANDEZ (2018)

En este trabajo se realizó la unión de la aleación de aluminio A6061-T6 mediante el proceso de soldadura por fricción y agitación utilizando dos perfiles de herramienta (cuadrado y cónico), y variando dos parámetros operativos: la velocidad de avance y la frecuencia rotacional de la herramienta. Las uniones obtenidas mediante el perfil de herramienta cuadrado a baja frecuencia rotacional y baja velocidad de avance, resultaron con propiedades mecánicas (esfuerzo último y ductilidad) superiores en comparación con las muestras realizadas con perfil cónico. Las propiedades resultantes en estas muestras (perfil cuadrado) están directamente relacionadas a la nula porosidad observada y a la forma del perfil transversal de la unión de mayor dimensión. Finalmente se concluye que la forma de agitación durante el proceso de unión con perfil cuadrado resulta ser más agresiva en estas muestras, lo que genera mayor entrada de calor y por lo tanto una mayor extensión en la zona centro del cordón y en la zona afectada térmicamente.

In this work an aluminum alloy of the type A6061-T6 was friction stir welded by employing two different designs of the pin tool (viz. square and conical); additionally, two operational parameters such as the traverse speed and the tool rotation frequency were varied accordingly. Based on the results; enhanced mechanical properties (i.e. ultimate tensile strength and ductility) are obtained when using the square pin tool and when setting low traverse speed and low tool rotation frequency, if comparing to samples joined with conical pin tool. The resultant properties in these samples (i.e. square pin tool joints) can be explained in terms of the null porosity as well as to the largest transverse cross-section. Finally, it is concluded that rotational movement generated by the squared pin tool is quite aggressive in these samples; hence, a higher amount of heat input is developed along with a larger extension of both the stir zone and the heat affected zone.

Agradezco al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) y a la Universidad Autónoma de Zacatecas por su valioso apoyo y patrocinio en los estudios del Doctorado en Manufactura Avanzada en CIATEQ sede Aguascalientes.

A. Hernández Jácquez, coautor

Conference proceedings

Soldadura por fricción y agitación Aluminio A6061-T Microestructura Propiedades mecánicas Friction stir welding A6061-T6 Microestructure Properties mechanical INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Efecto del contenido de magnesio y geometría del pin sobre la microestructura y propiedades mecánicas de una unión soldada de aluminio A380 mediante el proceso de soldadura por fricción y agitación

RICARDO SANTOYO TRUJILLO (2019)

El proceso de soldadura por fricción y agitación (SFA), se basa en el movimiento rotacional de una herramienta sobre las partes a unir para generar las condiciones termomecánicas que harán la unión soldada. Por lo tanto, hay un mínimo cambio microestructural y en las propiedades mecánicas del material a comparación de los procesos por arco eléctrico. El objetivo es desarrollar un procedimiento para el proceso de SFA sobre placas de aluminio A380 con 5 y 10% de contenido de Mg; utilizando geometrías de la herramienta tipo cuadrado y cónico. El procedimiento se llevó a cabo fundiendo las placas con horno de crisol, la composición química se obtuvo con espectrometría de emisión de chispa, se unieron las placas con el proceso de SFA y se monitoreó la temperatura con un termopar. El análisis de microestructuras se realizó con microscopio óptico metalográfico, microscopio electrónico de barrido (MEB) y espectrometría de dispersión de rayos X (EDS). Los resultados indican que las aleaciones de Mg presentan un 10% menos de densidad con respecto a la aleación A380. La microestructura del grupo 5% Mg presentó fases con morfología tipo escritura china, mientras que el grupo de 10% Mg contiene fases con formas poligonales de Mg. Los grupos con 5 y 10% de Mg presentaron mayor porosidad, lo cual repercute en el último esfuerzo a la tensión. En las uniones se presentó una recristalización en la zona afectada térmicamente (ZAT) y un refinamiento de grano en la zona agitada por fricción (ZAF), aumentando las propiedades mecánicas de tensión y microdureza. El pin cuadrado no género un aumento en la temperatura durante el proceso de SFA respecto al pin cónico, esto se le atribuye a la adherencia de material en los vértices del cuadrado creando un pin cilíndrico durante el proceso del SFA. Finalmente, el último esfuerzo a la tensión se incrementó al utilizar el pin cónico, sin embargo, decreció al utilizar un contenido de Mg mayor al material A380.

Friction and Stir Welding (FSW) uses the rotational movement of a pin against the parts to be joined, creating the thermomechanical conditions to weld the parts. During this process, the mechanical properties and microstructure changes are minimal compared with conventional welding methods such as electric arc welding. The objective is to develop a procedure to perform FSW process using conic and square geometries of rotational pins with sheets at three different alloys; aluminium A380 and their alloys with an increase to 5% and 10% Mg. The three alloy sheets were made with casting using a crucible furnace; the chemical composition of these alloys was measured with spark emission spectroscopy. The sheets were joint by FSW process with constant monitoring of the temperature with a thermocouple. An optical metallographic microscope (OMM) and scanning electron microscope (SEM) with energy dispersive X-Ray spectroscopy (EDS) were used to analyze the microstructure of the alloys. The results showed a density reduction of up to 10% for those alloys with increased Mg content compared to A380. The microstructure of 5% Mg alloy present phases with Chinese letter morphology and 10% Mg alloy had phases with polygonal shapes of Mg concentration. There was a large amount of porosity at 5% and 10% Mg alloys which caused a significant reduction in the ultimate tensile strength (UTS). The welded joints showed recrystallization at the heat affected zone (HAZ) and grain refinement at the stir zone (SZ). Compared with the conic pin, the square pin did not have an increase in temperature during the FSW. The UTS were significantly higher with the conic pin, although, UTS significantly decreases with a higher content of Mg.

Master thesis

Soldadura por fricción y agitación (SFA) Magnesio (Mg) Geometría de pin Microestructura Propiedades mecánicas Materials properties Friction Stir Welding (FSW) Magnesium (Mg) INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Efecto en la microestructura y propiedades mecánicas de un recubrimiento híbrido mediante rociado térmico por flama y soldadura láser sobre un acero AISI 1020

ENRIQUE ALEJANDRO LOPEZ BALTAZAR (2019)

In this work, WC-10Co-4Cr alloy has been deposited by using flame thermal spray processing onto AISI / SAE 1020 steel; further, a laser beam was passed over the coatings in order to modify microstructure and properties. Results indicate the formation of a melted zone (seam) along the laser beam path. The cross-section geometry is affected by varying the operational parameters of the laser system (i.e. power and scan speed). If setting a constant power input and varying the scan speed of the laser system; microstructural changes are clearly observed, therefore, a reduced amount of carbide precipitation, formation of dendritic structure and presence of non-melted particles are obtained with low scan speed. On the other hand, microhardness values were measured up to 550 HV at the center of the generated seam.

En este trabajo, una aleación en polvo de WC-10Co-4Cr ha sido depositada utilizando un proceso de rociado térmico por flama sobre un acero AISI / SAE 1020. Posteriormente, se pasó un haz de láser sobre el recubrimiento con la finalidad de modificar su microestructura y propiedades. Los resultados indican la formación de una zona fundida (cordón) a lo largo de la trayectoria del haz láser. La geometría de la sección transversal del cordón es afectada al variar los parámetros de operación del láser (potencia y velocidad de avance). Al fijar la potencia y variar la velocidad de avance del láser se observa un cambio microestructural; por lo tanto, con baja velocidad de avance se genera una microestructura con menor cantidad de precipitación de carburos metálicos, formación dendrítica y partículas del polvo sin fundir. Por otro lado, los valores de microdureza alcanzan los 550 HV en el centro de fusión del cordón generado.

Producción Científica de la Universidad Autónoma de Zacatecas UAZ

Conference proceedings

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA Rociado térmico láser carburo de tungsteno microestructura microdureza

Refinación microestructural de C-11000 para mejorar sus propiedades mecánicas

GERARDO RENDÓN GUTIÉRREZ (2018)

Este trabajo analizó el comportamiento de la microestructura de soleras de cobre con variación en componentes químicos que se presentan en la materia prima utilizada —que usualmente se denominan impurezas del metal—, en diferentes corridas de producción de lingotes de cobre aleación C-11000. Se determinaron los valores que ayudan a conformar mejor la estructura del cobre y se evaluaron resultados después de los procesos de extrusión en caliente y estirado en frío; se analizó el tamaño de grano generado en cada pieza y se determinaron los rangos de manejo de los componentes que ayudan a refinar el grano, permiten que sea homogéneo y que, al ser fabricado como solera de cobre, cumpla con las propiedades físicas y mecánicas que el producto requiere. Las propiedades mecánicas relevantes en las soleras de cobre para uso eléctrico se orientan a tener dobleces libres de rugosidad y fracturas potenciales, así como asegurar una superficie lisa y sin deformaciones. Se analizó el impacto de dos componentes químicos (fierro y oxígeno) que, bajo contenidos controlados, ayudan a conformar mejor la estructura granular de las soleras.

The behavior of bus-bar grain size is analyzed related to different chemical components, commonly called impurities, that were added in the melting process to produce copper billets of alloy C-11000, those components were used in controlled amounts in the mix and formed the metal structure, the reaction in the metal’s structure after the extrusion and drawing process, the microstructure improve substantially and the appearance in the bending process obtain a better and smooth surface of the product processed and meet with the properties required by norms for electrical use, free of rugosity and potential fractures. The use of controlled levels of iron and oxygen in the melting process were tested to evaluate the impact of bus bar’s grain size.

Estudio promovido y asesorado por el área de estudios de Posgrado del CIATEQ, A.C., en convenio con la empresa Industrias Unidas S. A. de C. V.

Article

Cobre Microestructura Refinación de grano Contenidos de oxígeno Nivel de fierro Procesos de doblez Extrusión y estirado en frío Copper Microstructure Grain refining Oxygen content Iron level Bending process Extrusion and cold drawing INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA METALÚRGICA COBRE COBRE

Caracterización de recubrimientos a base de quitosano-ácido elágico y su aplicación en etapa postcosecha en mango manila

LORENA GUADALUPE RAMÓN CANUL (2017)

Tesis (Doctorado en Ciencias, especialista en Agroecosistemas Tropicales).- Colegio de Postgraduados, 2017.

Durante la primera fase de este trabajo se evaluó la competitividad en el comercio internacional de frutos de mango. Los resultados con base en las estadísticas disponibles mostraron que el mango procedente de México ha disminuido en un 24% su participación en el mercado mundial; sin embargo, sigue siendo el líder en la exportación de mango a Estados Unidos. Aunque el fruto de mango es atractivo por su sabor, aroma y color atractivo, su vida de anaquel es corta, por lo que estudios referentes a prolongar su vida postcosecha son pertinentes. Por lo anterior en el presente estudio se desarrolló un recubrimiento comestible a base de quitosano adicionado con ácido elágico para alargar la vida de anaquel del mango 'Manila'. Para ello se determinó el efecto del ácido elágico sobre el crecimiento micelial (evaluación in vitro), encontrándose que concentraciones 0.3, 0.5 y 0.7%, de este compuesto inhibió el crecimiento, con relación al 0.1% que tuvo la menor eficiencia. Con base en estos resultados las concentraciones utilizadas en la elaboración de los recubrimientos fueron de: 0.3, 0.5 y 0.7%, resultando que las concentraciones de 0.3 y 0.5 % presentaron las mejores propiedades ópticas, de barrera y mecánicas. Durante la evaluación in vivo los resultados mostraron que el recubrimiento a base de quitosano con ácido elágico al 0.3% mantuvo las características físicas y bioquímicas del mango 'Manila'. _______________ CHARACTERIZATION OF EDIBLE COATINGS BASED ON CHITOSAN-ELAGIC ACID AND ITS APPLICATION IN POST-HARVEST STAGE IN MANILA MANGO. ABSTRACT: During the first phase of this work, competitiveness in international trade in mango fruits was evaluated. The results based on the available statistics showed that mango from Mexico has decreased its participation in the world market by 24%; however, it remains the leader in the export of mango to the United States. Although the mango fruit is attractive for its flavor, aroma and color, its shelf life is short, so that studies related to prolonging its post-harvest life are relevant. Therefore, in the present study an edible coating based on chitosan added with ellagic acid was developed to lengthen the shelf life of mango 'Manila'. For this, the effect of ellagic acid on mycelial growth was determined (in vitro evaluation), finding that 0.3, 0.5 and 0.7% concentrations of this compound inhibited growth, compared to 0.1% that had the lowest efficiency. Based on these results, the concentrations used in the preparation of the coatings were 0.3, 0.5 and 0.7%, resulting that the concentrations of 0.3 and 0.5% presented the best optical, barrier and mechanical properties. During the in vitro evaluation, the results showed that the coating based on chitosan with ellagic acid at 0.3% maintained the physical and biochemical characteristics of 'Manila' mango.

Doctoral thesis

Colletotrichum gloeosporioides Permeabilidad Microestructura Color Permeability Microstructure Agroecosistemas Tropicales Doctorado CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS HORTICULTURA FRUTICULTURA

Análisis de materiales para el diseño de un remate a compresión basado en el desempeño del producto y su fabricación

CARLOS ANDRES MARTINEZ RODRIGUEZ (2018)

En este proyecto se analizó la aleación de aluminio 6063-O para remplazar a dos aleaciones distintas 6063-T5 y 1100-F extruidas y que son utilizadas en la fabricación de una clema para cable ACSR, con el objetivo de eliminar desperdicios por mezcla de materiales en la fabricación, mejorar su desempeño en la instalación y cumplir con las especificaciones mecánicas y eléctricas requeridas. La selección de esta aleación se hizo tomando en cuenta el esfuerzo último del material, su dureza, la conductividad eléctrica y disponibilidad en el mercado. Las tres aleaciones se sometieron a ensayos mecánicos y análisis microestructurales para caracterizarlas y compararlas. En el ensayo de microdureza la aleación 6063-O tuvo un promedio de 57.6 HV muy cercano a la dureza de la aleación 1100-F de 45.3 HV, para la aleación 6063-T5 fue de 93.4 HV. En el ensayo de impacto la aleación propuesta obtuvo un promedio de 58.33 J por arriba de la aleación 6063-T5 y la 1100-F con 53.33 J y 50.67 J respectivamente. En el ensayo de tensión la aleación 6063-O tuvo un esfuerzo de fluencia de 91 MPa y último de 171 MPa, ambos valores por arriba de lo especificado y por arriba de los resultados obtenidos para la aleación 1100-F con 57 MPa para fluencia y 90 MPa para esfuerzo último, para la aleación 6063-T5 el esfuerzo de fluencia fue de 123 MPa y 277 MPa para el esfuerzo último. El análisis microestructural consistió en observar y comparar por medio del microscopio óptica de barrido las probetas ensayadas en impacto y tensión en la zona de fractura para obtener información de la fractura y la composición química de las aleaciones. Se fabricaron 10 grapas usando la aleación 6063-O para evaluar los posibles cambios en el proceso. En la fabricación del conector el proceso de prensado tuvo buenos resultados al no fracturarse el material con la aleación 6063-O. En el proceso de soldadura el cuerpo de la grapa se comportó bien sin presentar problemas de soldadura o cambio de parámetros en el proceso. Se instalaron 4 grapas al cable ACSR para armar 2 juegos que se probaron a tensión superando los 120 kN sin deslizarse o fracturarse, la carga obtenida fue de 131.89 kN y 136.43 kN donde se rompió el cable. Con estos resultados se concluye que la aleación 6063-O es una buena candidata para remplazar a las dos aleaciones hasta el momento utilizadas para la fabricación de la clema.

Master thesis

Aluminio Grapa Aluminum Clamp Compresión Microestructura Compression Microstructure INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA METALÚRGICA OTRAS OTRAS

Síntesis y caracterización de una matriz híbrida de SIO2-PMMA dopada con iones de terbio

JUAN DE LA CRUZ QUIROGA (2020)

“En el presente trabajo de tesis se propone sintetizar mediante proceso sol-gel una matriz híbrida de SiO2-PMMA. Este material puede ser sintetizado en forma de películas delgadas, monolitos solidos y recubrimientos para distintas aplicaciones. La matriz se prepara a temperatura ambiente, es químicamente estable y opticamente transparente lo cual hace del material óptimo para ser modificado mediante el uso de distintos dopantes. Se propone así modificar las propiedades físicas de esta matriz mediante la inclusión de iones de terbio, mediante la disolución de nitrato de terbio y su dispersión en el solvente usado en el proceso sol-gel para la sintetización de la matriz. El material resultante se caracterizo mediante distintas técnicas incluyendo espectroscopia de fotoluminiscencia, espectroscopia raman, UV-vis, entre otras.”

Doctoral thesis

Partículas (Física nuclear) Resonancia magnética nuclear Cristales fotónicos Ciencia de los materiales Microestructura CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA

Predicción de coeficientes efectivos de transporte en medios porosos con microestructura de complejidad media

OSCAR ABEL LUEVANO RIVAS (2010)

Los resultados son comparados con aproximaciones analíticas y cálculos numéricos reportados en la literatura. Diferentes configuraciones con características periódicas de geometrías simples (p. ej. cilindros y cuadrados en línea y cilindros escalonados) fueron utilizadas para representar un medio poroso, y por medio de estas se analizó el efecto de la geometría y el arreglo sobre el coeficiente de conductividad térmica y de dispersión total. En el caso de dispersión longitudinal, se encontró una consistencia razonable con estudios experimentales de arreglos cúbicos de esferas; los valores del coeficiente de dispersión igualaron los valores pre dichos de cálculos numéricos previos. El cálculo de los coeficientes efectivos de conductividad efectiva y dispersión se extendió a celdas unitarias de geometrías más complejas a los arreglos de cilindros o cuadrados en línea mencionados anteriormente. Diferencias de hasta de un 30 % en los valores predichos del coeficiente de conductividad térmica efectiva fueron encontradas para 100.κy 0.5&εβ entre las diferentes geometrías de celdas unitarias usadas. Predicciones del coeficiente de conductividad entre aproximaciones analíticas y valores numéricos calculados resultan equivalentes para 10> κy 0.5< εβ. Para el coeficiente de dispersión, una disminución en el valor de su componente longitudinal, y de manera opuesta un incremento del coeficiente transversal fueron observados cuando el número de variaciones geométricas en la celdas unitarias se ven incrementadas (tamaño y número de partículas); diferencias entre los valores del coeficiente de dispersión longitudinal predichos mostraron diferencias de varios órdenes de magnitud para celdas unitarias de geometrías equivalentes. La comparación del coeficiente de dispersión longitudinal con datos experimentales es buena para 1,000> Pep. Pruebas numéricas fueron realizadas en el cálculo de los coeficientes efectivos analizados. Las pruebas numéricas se basaron en tiempo de cómputo empleado por las herramienta COMSOL Multiphysics para la predicción de un valor del coeficiente efectivo, en un esquema de discretización por elemento finito, y una comparación del valor del coeficiente calculado fue realizado. Se establecen criterios para contemplar cuando es necesario emplear una geometría que represente razonablemente un medio poroso.

Los sistemas de varias fases se modelan normalmente en términos de ecuaciones promedio, las cuales incluyen parámetros efectivos calculados principalmente en representaciones de medios porosos con geometrías simplificadas. Los procesos de conducción de calor y de dispersión pasiva de un soluto han sido revisados mediante el método del promedio volumétrico. Con este método la predicción de los coeficientes efectivos se lleva a cabo resolviendo, para una representación de un medio poroso periódico, un problema de valores a la frontera llamada cerradura. La geometría de las representaciones periódicas, se ha limitado al uso de arreglos ordenados de partículas cilíndricas y cuadradas en 2D, y esferas y cubos en 3D. En este trabajo, en general, se predicen los coeficientes de medio efectivo para los problemas de conducción de calor y dispersión pasiva para varias configuraciones de celdas unitarias. Los valores del coeficiente de conductividad efectiva se calcularon para un amplio intervalo de la relación de conductividades térmicas de las fases (10−3≤κ≤104). Los valores del coeficiente de dispersión, tanto longitudinal como transversal, se calcularon en un intervalo del número de Péclet de 10−3a 104 y los valores del coeficiente de conductividad efectiva y el tensor de dispersión son calculados numéricamente usando la herramienta computacional COMSOL Multiphysics, para varios valores de porosidades.

Master thesis

Calor Microestructura Teoría del transporte Ingeniería química INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA