modelacion matematica de fibras naturales
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Dr Arturo Cueto-Hernandez, (2) Dr. Rodolfo Radillo, (2) Dr Carlos Anguis (2) y (2) Dra. Luz Garcia Serrano
(2)IPN
MODELACION MATEMATICA DE FIBRAS NATURALESUN PREAMBULO PARA SU APLICACIÓN TECNOLOGICA
POLIMERICOS
CONDUCTORES
DE CORRIENTE
ELECTRICA
NATURALES
POLIMERICOS
NO
CONDUCTORE
S DIFUSORES
OTROS
MEDICINAING CIVIL
FISICA
COMPOSITOS MICRO MESO
NANO
NANOFIBRAS MICROFIBRAS
FILTROS EN
BASE DE
FIBRASNANOCONDUCTORES
ELECTRONICOS
MATERIALES PARA LAS DIF. ENERGIA
TEXTILES
SINTESIS
ESTUDIO TEORICO
modelación
CARACTERIZACION
PRODUCCION
CAMBIOS ESTRUCTURALES
DIFERENTES
PROPIEDADES
EN LA VIDA COTIDIANA
Farmacéutica
Soporte catalítico
Recubiertos con
compuestos
específicos
Residuos
sólidos
LA INVESTIGACION
NECESIDADES INTERNACIONALES EN C & T
VINCULADO A MATRIALES COMPOSITOS
Transición de sistemas de energía
S. XIX
S. XX
Descarbonización H/C
Madera 1/3 1/10
Carbón 1/2
Petróleo 2/1
Hidrógeno
ALMACENAMIENTO DEL HIDROGENO *
materiales metal-orgánicos capaces de
ESTRUCTURAS
ESPECIALESPOLÍMEROS
Utilización de energías renovables: biogás
Biomasa
Biogás
Digestión anaerobia Gasificación
Emisión a la
atmósfera
Aprovechamiento
energético
Depuradora para la digestión de lodos.
Sagunto
Desgasificación de vertederos
Biometanización de residuos
- de ganadería intensiva
- agroindustriales
- residuos urbanos
- lodos
RUTAS SINTETICAS MAS COMUNES
SÍNTESIS
CARACTERIZACIÓN MODIFICACIÓN
EVALUACIÓN y validación del modelo
Estudio global de materiales teórico y experimental
•Nano, micro y mesoporosos• soportados
Composito de ZSM5 Cordierita
isoestructural
HIDROTERMAL
BAJA TEMPERATURA
MODIFICACIÓN .
ZSM5- Pt
mcm
MZCM Pt
Nuevos material con nanodispersión metálica
RELACION ENTRE LAS ESTRUCTURAS
SEMILLA
CH (CH ) NBr
CH
CH
3
3
3
2 15 25% CTAB
LIOTROPÍA
TERMOTROPÍA
+agua
-agua
+agua
-agua
+agua
-agua
FORMACIÓN DE CRISTALES
LÍQUIDOS
+agua
-agua
Sólido C.l. esméctico C.l. nemático C. l. Líquido
SoluciónSolución
micelar
C. l. cúbico C. l. hexagonal C. l. lamelar
CH (CH ) CH (CH ) N O S CH 2 2143 33
O
O
==
+ -
+
PolarNo polar
CH (CH ) CH 2 2103
CH (CH ) CH 2 2103
N
CH
CH 3
3
+Br
- DDAB
No polar Polar
TENSOACTIVO
CTAT
40 50 60 70 80 90 100
25
45
65
85
C (wt%)
V
L1
H1
H1
L1 +
L1
L
C
S
o
T (
C
)
surf
I
CH (CH ) N3 2 11
CH
CH3
3
CH - CH=CH2 2
Br+
-
Bromuro de
dodecildimetilalilamonio
C= 87%
T = 25 °C
T = 75 °C
Cristales líquidos hexagonales
Bromuro de
didodecildimetilamonio
C= 60%
C= 80%
Cristales líquidos lamelares
C=70%T = 30 °C
T = 40 °C
T = 50 °C
Bromuro de
cetildimetiletilmetacrilatoamonio
Sui; Rizkalla; Charpentier. J. Phys. Chem. B (2006).
Sui; Charpentier, Rizkalla, Jennings, Acta. Cryst. E. (2006).
Ti6O6(OPri)6(OAc)6,
hexaprismane
shape
Hexamer Structure
Ti6O4(OBun)8(
Ac)8,
rutilane shape
Mechanism of Sphere vs. Fiber Self-
Assembly in scCO2
,
,
,
,
,
,
,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
&
&
&
&&&
&&&&&&&&&&&
&&&&&&
&&&
0.1 1 10 100 1000
1
10
100
%
Mó
du
lo (
Pa
)
G'
G"
25 wt% CTAB
T= 30 °C
,,
,,,,,,,,,,,,,,,,,,
&
&
&&&&&&&&&&&&&&&&&
&
1 10 100 1000
10
100
1000
%
Mód
ulo
(P
a)
G'
G"
25 wt% CTAB
T= 30 °C
TEOS/CTAB=0.303
, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
&
&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&
1 10 100 1000
10
100
1000
%
Mód
ulo
(P
a)
G'
G"
25 wt% CTAB
T= 30 °C
TEOS/CTAB=0.303
TIME = 2 MONTHS
STRAIN SWEEP CTAB/WATER/TEOS SYSTEM
EFFECT OF THE TIME PREPARATION
'
'
'''' ' ' ' ' ' ' ' ' ' '
' ''''''''''''''
,
,
,
,,
,
,,,
,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
&
&
&
&&
&
&&
&&
&
&
&&&&&&&&&&&&&&&&&
0.1 1 10 100 1000
1
10
100
1000
1
10
100
1000
(rad/s)
Mód
ulo
(P
a)
G'
G"
25 wt% CTAB
T= 30 °C
TEOS/CTAT= 0.455
(Pa.s
)'
'
' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ''''''''
,
,
,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
&
&
&&
&&&
&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&
0.1 1 10 100 1000
0.01
0.1
1
10
100
1000
1
10
100
(rad/s)
Mód
ulo
(P
a)
G'
G"
25 wt% CTAB
T= 30 °C
TEOS/CTAT= 0.303
(Pa.s
)
'
'
'
'
'''' '
'
''''
'
' '
''''''''''''''
,
,,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,,
,,,,,,,,,,,,,,,,&
&
&
&
&&&&
&&&&&
&
&&&&&
&&&&&&&&&
&&&
0.1 1 10 100 1000
1
10
100
1000
10000
10
100
1000
10000
(rad/s)
Mód
ulo
(P
a)
G'
G"
25 wt% CTAB
T= 30 °C
TEOS/CTAT= 1.0
(Pa.s
)
FREQUENCY SWEEP CTAB/WATER/TEOS
SYSTEM
EFFECT OF TEOS/CTAB RELATION
7.8 7.6 7.4 7.2 7.0 ppm
30 wt% CTAT
TEOS/CTAT =0
NMR SPECTRA OF THE
CTAT/WATER/TEOS SYSTEM
TEOS/CTAT =0.5
,,,,,
,,,
,
,
,,,,,,,,,,,,,,,,&
&
&
&&&&
&
&&&&&&&&&&&&&&&&
&
&
0.1 1 10 100 1000
1
10
100
1
10
100
%
Mó
du
lo (
Pa
)
G'
G"
10% CTAT
T= 30 °C
TEOS/ CTAT =1.33
STRAIN SWEEP CTAT/WATER/TEOS SYSTEM:
EFFECT OF TEOS/CTAT RELATION
FREQUENCY SWEEP CTAT/WATER/TEOS SYSTEM:
EFFECT OF CTAT CONCENTRATION
AND TEOS/CTAT RELATION
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0.001
0.01
0.1
1
10
n TEOS /n CTAT
R (
s )
wt% CTAT
3
15
30
DEPENDENCE OF R WITH TEOS/CTAT
RELATION
REFLEXIONES
¿MATEMATICAS APLICADAS
=
OPTIMIZACION DE RECURSOS?
PREGUNTA
Difusión del n-pentano en la cavidad de la zeolita
Difusión del metano en la cavidad de la zeolita. a) El metano lleva una velocidad inicial de 130, b) la velocidad es de 100, c) la velocidad es de 70 y d) la velocidad es de 63 (miliAngstroms/fs).
Energías para la difusión del metano cuando no pasa
a través del anillo
-140
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
0 100 200 300 400 500 600
Time(fs)
Rela
tive E
nerg
y(k
cal/m
ol)
vel6.3
vel6
vel5
vel4
Difusión de la molécula de isobuteno en un anillo de zeolita
Difusión del benceno en la cavidad de la zeolita
Difusión del etileno en la cavidad de la zeolita
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
0 100 200 300 400 500 600
Time (fs)
Rela
tive E
nerg
y (
kcal/m
ol)
benzene
methane
isobutene
n-pentane
ethylene
Representación de los valores de la energía para la interacción
de los hidrocarburos con el anillo de la zeolita a una velocidad
de 63 miliAngstroms/fs
Representación de los valores de la distribución de
carga para la interacción del n-pentano con el anillo
de la zeolita a una velocidad de 63
(miliAngstroms/fs)
-0.9
-0.8
-0.7
-0.6
-0.5
-0.4
-0.3
-0.2
-0.1
0
0 100 200 300 400 500 600
Time(fs)
Mu
llik
en
Po
pu
lati
on
Ch
arg
e(e
)
c54
c50
c51
H-beta Li-beta Na-beta Cs-beta
Al-O4 1.76 1.83 1.82 1.76
O3-Al 1.97 1.85 1.84 1.76
O3-Ion 1.00 1.85 2.20 2.92
O4-Ion 2.24 1.89 2.27 3.00
Bond distances around of acid siteH-beta Li-beta Na-beta Cs-beta
Al 0.8000 1.2700 1.2160 1.1570
O3 -0.8264 -0.9500 -0.9790 -0.9190
Ion 0.6700 0.6030 0.8020 0.8220
O4 -0.6415 -0.9440 -0.9630 -0.9100
H15 0.4600 -0.1680 -0.1660 0.2160
Mulliken atomic charge distribution
FIGURE 2
-6.22
-5.72
-5.22
-4.72
-4.22
-3.72
-3.22
-2.72
-2.22
0 10 20 30 40 50 60
Atomic Number
En
erg
y (
HO
MO
-LU
MO
)
H
O
CNO
O
EtB
OEt
CNH
+ + H 2O
FIGURE 3
0
18
30
60
120
0
18
30
60
120
0
1830
60
120
0
1830
60120
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 20 40 60 80 100 120 140
Time (minutes)
Yie
ld (
% w
eig
ht)
Zβ-Cs
Zβ-Na
Zβ-Li
Zβ-H
H 2O++
OEt
H
B
O
O
EtH
O
FIGURE 4
0
2
4
6
8
1 0
1 2
1 4
1 6
1 8
20
0 50 1 00 1 50 200 250 300 350 400
Time (minutes)
Yie
ld(%
we
igh
t)
Zβ-Cs
Zβ-Na
Zβ-Li
Zβ-H
EtO OE t
O O
H 2O++
OE t
H
OE t
O
BH
O
FIGURE 5
0
2
4
6
8
1 0
1 2
1 4
1 6
1 8
20
0 1 00 200 300 400 500
Time (minutes)
Yie
ld (
% w
eig
ht)
Zβ-Cs
Zβ-Na
Zβ-Li
Zβ-H
Analisis de la penca del agave salmiana
ESTADOS DONDE SE PRODUCE AGAVE
Analisis en el microscopio
Agave tequilana
Agave salmiana
RESULTADOS DE LAS DETERMINACIONES QUIMICAS
(ANALISIS BROMATOLOGICO)
NOTA: Falto hacer la corrección de ceniza, porque el contenido de fibra cruda es mayor del 8% (I need more leaf)
Nombre
Prueba
Filtro solo a
peso
constante
(g)
Muestra
(g)
Filtro con
muestra
(g)
Cantidad
obtenida
(g)
Promedio
%
Desviación
Estandar
19.127 0.714 19.232 14.706
37.419 0.936 37.553 14.316
28.608 1.072 28.765 14.646
77.160 3.106 77.491 10.657
88.501 3.176 88.846 10.863
40.262 2.034 40.908 31.760
37.488 2.004 38.095 30.289
25.596 1.001 25.967 37.063
29.813 1.005 30.190 37.512
25.686 1.009 26.084 39.445
29.335 1.069 30.192 80.168
29.515 1.070 30.333 76.449
29.797 1.051 30.629 79.163
77.070
76.360
81.560
1.461
1.826
1.716
Ceniza 14.56 0.21
Lignina 38.01 1.27
Extracto
etereo10.76 0.15
fibra cruda 31.02 1.04
Nitrogeno 1.67 0.19
Celulosa 78.59 1.92
Humedad 78.33 2.82
Higher concentration (0.14m/l)Lower concentration (0.036m/l)
Ti-Zr Binary Nanostructure
Ti:Zr =9:1, 5000 psig, Temp =60 C
MAQUINAS CIRCULARES
MÁQUINA CIRCULAR DE UNA FONTURA
MAQUINAS CIRCULARES
MÁQUINA CIRCULAR DE UNA FONTURA
MAQUINAS CIRCULARES
FONTURAS EN FORMA CIRCULAR
EXISTEN DIFERENTES DIÁMETROS
LA TELA QUE SE OBTIENE ES EN FORMA DE
TUBO
LA CARA EXTERIOR DEL TUBO DEL TEJIDO ES
EL LADO DERECHO Y EL REVÉS EL LADO
INTERIOR DEL TUBO
LA GALGA, ES EL NÚMERO DE AGUJAS EN UNA
PULGADA INGLESA (2.54 CM)
D
NG
MAQUINAS CIRCULARES
CLASIFICACIÓN
CILINDRO
CILINDRO Y PLATO
GRAN DIÁMETRO
CILINDRO Y PLATO
CILINDROPEQUEÑO
DIÁMETRO
CILINDRO FIJO
CILINDRO GIRATORIO
Abs
FTIR
num de onda
h
TURBIDIMETRÍA ppm
RMN
PLM
tiempo
dq
/dt
DSC
h
WAXS
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