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8/18/2019 rtgtgtrVVEWVEWVDVSDVSDVSD http://slidepdf.com/reader/full/rtgtgtrvvewvewvdvsdvsdvsd 1/56 CIENCIA FIC REVISTA DE DIVULGACI Ł N CIENT¸FICA Y TECNOL Ł GICA FACULTAD DE INGENIER¸A CIVIL Universidad Autónoma de Nuevo León No. 1 semestral Enero - junio 20 ®

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CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Ł N C I E N T cedil F I C A Y T E C N O L Ł G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R cedil A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral Enero - junio 20

reg

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2 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Consejo Editorial

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Ł N C I E N T cedil F I C A Y T E C N O L Ł G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R cedil A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 2010

Dr Jesuacutes Aacutencer Rodriacuteguez Rector

Ing Rogelio G Garza RiveraSecretario General

Dr Mario Ceacutesar Salinas CarmonaSECRETARIO DE INVESTIGACIŁN INNOVACIŁN Y POSGRADO

Dr UbaIdo Ortiz Meacutendez Secretario Acadeacutemico

MI Luis Manuel Aranda Maltez Director de la Facultad de Ingenieriacutea Civil

Dr Pedro Leobardo Valdez Tamez Subdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten FIC

Ing Mariacutea Ineacutes Fuentes Rodriacuteguez Secretaria Acadeacutemica de la Facultad de Ingenieriacutea Civil

Dr Luis Francisco Chapa Gonzaacutelez Coordinador General del Instituto de Ingenieriacutea Civil bdquoRRVpermil

Dr Gerardo Fajardo San MiguelCoordinador de Investigacioacuten FIC

El contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no de los editoresEl material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

Portada Presa Rompepicos Corral de Palmas Santa Catarina Nuevo Leoacuten MeacutexicoDisentildeo Armando LandoisFormato MC Joseacute Alejandro Herrera Gonzaacutelez

Dr Pedro Leobardo Valdez TamezDr Gerardo Fajardo San Miguel

Editores

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3CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Contenido

CIENCIA FIC es una revista semestral de difusioacuten cientiacutefica y tecnoloacutegica de la Facultad de Ingenieriacutea Civilsin fines de lucro editada por la Subdireccioacuten de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten a traveacutes de la Coordinacioacuten de Investigacioacuten

Control de inundaciones en zonas urbanas caso de estudioPresa Rompe Picos ldquoCorral de Palmasrdquo ubicada en Santa CatarinaNuevo Leoacuten (Meacutexico)

5

Efecto de la temperatura sobre los paraacutemetros reoloacutegicos demorteros para hormigoacuten auto compactanteJ roncero B Barragaacuten y R Zerbino

10

Stability characteristics of hydraulically placed mine tailings andpower station 1047298y ash

19

Construccioacuten de curvas I-D-Tr a partir de registros pluviomeacutetricosGUERRA-COBI ˘ N V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZ ˘ LEZ R ABRUSTER-FLORES J L

CA Charles-Cruz

32

Estudio comparativo de dos meacutetodos de preparacioacuten de soportesde -Al

2O

3 para su impregnacioacuten con metales

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez LBautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

40

Informacioacuten para autores 51

Noticias 48

Editorial 4

6

16

22

37

45

Adrian Leonardo Ferrintildeo-Fierro Viacutector Hugo Guerra-Cobiaacuten Joseacute Luis Bruster-Flores Gerardo De Lira-Reyes

Ricardo Alberto Cavazos-Gonzaacutelez

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4 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Editorial

Las grandes ciudades modernas se enfrentan a la problemaacutetica del manejo sostenible de sus recursos hiacute-

dricos por lo que el desarrollo de la infraestructura hidraacuteulica adecuada y eficiente se hace indispensable paraello

El caso de Monterrey y su aacuterea metropolitana se encuentra inmerso en esta realidad Urbe industrial porexcelencia con maacutes de 4 millones de habitantes se enfrenta al reto diario de abastecer maacutes de 250 litros dia-rios a cada uno de sus habitantes (Servicios de Agua y Drenaje de Monterrey IPD) Para ello se cuenta confuentes de abastecimiento superficiales las cuales constan de cuatro presas asiacute como subterraacuteneas que sonbaacutesicamente 120 pozos y otras fuentes El vital liacutequido se bombea de las fuentes de abastecimiento a maacutes de200 m de altura lo que significa un gran consumo de energiacutea empleada en las estaciones bombeo

Aunado a lo anterior Monterrey se localiza en un valle rodeado de montantildeas con una orografiacutea acciden-tada lo cual genera gran cantidad de escurrimientos con velocidad importante de flujo que llegan en ciertoslugares a desbordar los afluentes naturales (riacuteos y arroyos) que cruzan la ciudad

Esta situacioacuten se vuelve cada vez maacutes criacutetica ya que la mayor parte del suelo de la ciudad esta urbanizadodejando insuficiente aacuterea para que se absorban los escurrimientos y se recarguen los acuiacuteferos

Por ello se hace imprescindible que la ciudad cuente con instituciones educativas y centros de investiga-cioacuten que generen los estudios necesarios para desarrollar la infraestructura adecuada para enfrentar este tipode problemaacutetica

Como parte de una solucioacuten integral los gobiernos federal y estatal construyeron la llamada presa ldquoRom-pepicosrdquo ubicada en el cantildeoacuten de la Huasteca su funcioacuten principal consiste en controlar y retardar los escu-rrimientos en el riacuteo Santa Catarina que cruza el aacuterea metropolitana de Monterrey Esta estructura hidraacuteulicapermite contener y regular las crecientes provocadas asociadas a eventos climaacuteticos extremos como porejemplo los huracanes Para su construccioacutense disentildeoacute un concreto especial compactado con rodillo conocidocomo CCR el cual tiene una mayor rapidez de colocacioacuten bajo calor de hidratacioacuten menor costo que losconcretos convencionales Para incrementar su durabilidad se emplearon adiciones minerales La cortina esde tipo piramidal con una altura de 70 m y 240 m de corona con capacidad para retener hasta 90 millonesde metros cuacutebicos

Esperamos que las autoridades continuacuteen construyendo obras hidraacuteulicas que minimicen los riesgos pro- vocados por lluvias intensas lo anterior en base a un plan integral regional y que a la vez puedan beneficiara la poblacioacuten asegurando principalmente el consumo humano sin dejar a un lado la sustentabilidad delecosistema

Editorial

Dr Pedro Leobardo Valdez TamezDr Gerardo Fajardo San Miguel

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5CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Ferrintildeo-Fierro Guerra-Cobiaacuten Bruster-Flores De Lira-Reyes Cavazos-Gonzaacutelez

CONTROL DE INUNDACIONES EN ZONAS URBANAS CASO DEESTUDIO PRESA ROMPE PICOS ldquoCORRAL DE PALMASrdquo UBICADA EN

SANTA CATARINA NUEVO LEOacuteN (MEacuteXICO) Adrian Leonardo Ferrintildeo-Fierro1 Viacutector Hugo Guerra-Cobiaacuten2 Joseacute Luis Bruster-Flores1 Gerardo De Lira-Reyes2

Ricardo Alberto Cavazos-Gonzaacutelez1

1 Departamento de Hidraacuteulica del Instituto de Ing Civil 2 Centro Internacional del Agua Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Av Universidad sn CiudadUniversitaria San Nicolaacutes de los Garza CP 66451 Nuevo Leoacuten Meacutexicoaferrinoprodigynetmx victorguerracbuanledumx joseluisbrusterprodigynetmx gdeliraprodigynetmx rcavazosficuanlmx

RESUMEN

Las Presas Rompe Picos (PRP) no son muy comunes ya que su finalidad no es almacenar agua sino evitar que esta cause dantildeos a los centros depoblacioacuten En el presente artiacuteculo se describe de manera general la PRP Corral de Palma y su funcionamiento hidraacuteulico Ademaacutes se da informacioacuten sobreel funcionamiento de la PRP durante el evento extremo del huracaacuten Emily del 2005

Palabras clave Presa Rompe Picos Huracaacuten Emily Riacuteo Santa Catarina

1 INTRODUCCIOacuteN

En Meacutexico como en otros paiacuteses la falta de conocimiento del peligro por inundacioacuten en zonas urbanasalientan la ocupacioacuten de zonas aledantildeas a riacuteos (p e llanuras de inundacioacuten) Los asentamientos humanosquedan dentro de estas zonas lo cual ocasiona que la poblacioacuten sea vulnerable a los fenoacutemenos hidrometeo-roloacutegicos y en particular a los eventos extremos o atiacutepicos

Las inundaciones por desbordamientos de riacuteos son fenoacutemenos normales que forman parte del comporta-miento de los mismos y se incrementan cuando el hombre altera interfiere o invade el curso natural de estosUna inundacioacuten es el aumento acelerado del nivel de agua a lo largo de un riacuteo Ocurren con gran rapidezgenerando caudales a gran velocidad que arrasan lo que encuentran a su paso Ademaacutes pueden producir

rompimientos de estructuras de control como por ejemplo las presas Tambieacuten pueden ocasionar el desgaja-miento de laderas que pueden generar represamiento de aguas asiacute como el colapso total de los sistemas dealcantarillado pluvial en las ciudades (Berga 2006)

Por ejemplo el aacuterea metropolitana de Monterrey (AMM) se ha desarrollado en ambas maacutergenes del riacuteoSanta Catarina y a traveacutes de su historia se ha visto afectada por inundaciones (Gonzaacutelez 1973) A pesar deno encontrarse cerca de la costa es azotada eventualmente por huracanes que han dejado incalculables peacuter-didas humanas y materiales tal es el caso del huracaacuten Gilberto ocurrido en Septiembre de 1988 el huracaacutenEmily en 2005 y maacutes recientemente el huracaacuten Alex

Una manera de contener los escurrimientos pluviales provenientes de zonas de montantildeas (caso del AMM)

es a traveacutes de estructuras reguladoras como las presas En particular el tipo de presas construidas para estefin son las llamadas Presas Rompe Picos (PRP) las cuales estaacuten disentildeadas para regular la crecida disminuyendoel pico del hidrograma

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CONTROL DE INUNDACIONES EN ZONAS URBANAS CASO DE ESTUDIO PRESA ROMPE PICOSldquoCORRAL DE PALMASrdquo UBICADA EN SANTA CATARINA NUEVO LEOacuteN (MEacuteXICO)

Por otro lado debido a la posicioacuten geograacutefica del AMM y a los fenoacutemenos mencionados se construyoacute unaPRP sobre el riacuteo Santa Catarina con la finalidad de amortiguar el pico de las avenidas provocadas por eventosasociados a huracanes

El objetivo principal de los autores es dar a conocer la informacioacuten sobre el disentildeo y construccioacuten de laPRP asiacute como el comportamiento de la misma durante el evento ocasionado por el huracaacuten Emily de 2007

2 Metodologiacutea

El riacuteo Santa Catarina se origina en la Sierra Madre Oriental en los cantildeones de la Puriacutesima el Aacutelamo ySan Juan Bautista en el estado de Nuevo Leoacuten (Figura 1) El riacuteo corre por un cantildeoacuten con direccioacuten Noroestehasta las proximidades de Santa Catarina de la cual toma el nombre En este punto cambia bruscamente dedireccioacuten hacia el Sureste pasando por la Ciudad de Monterrey hasta su confluencia con el riacuteo San Juan Elriacuteo Santa Catarina pertenece a la cuenca del riacuteo San Juan en la regioacuten hidroloacutegica RH-24 El aacuterea de la cuencahasta la salida del cantildeoacuten de la Huasteca tiene una superficie aproximada de 1050 km2 y hasta la estacioacutenhidromeacutetrica Cadereyta II 18047 km2 tiene una pendiente media de 3975 El riacuteo principal fluye a traveacutesde una longitud de 1584 km con una pendiente media de 09 La precipitacioacuten media anual en la cuenca variacutea entre 400 y 800 mm de laacutemina de agua

Figura 1 Zona de estudio riacuteo Santa Catarina

Con respecto a las lluvias maacuteximas en 24 h ocurridas durante el huracaacuten Gilberto datos oficiales de laCONAGUA (Comisioacuten Nacional del Agua) registraron en las estaciones climatoloacutegicas Las Comitas El Pajo-nal La Cruz y Agua Blanca lluvias del orden de 358 326 280 y 485 mm respectivamente Asiacute mismo lasestaciones Laguna de Saacutenchez y San Joseacute de las Boquillas registraron lluvias de 345 y 260 mm todas estasdentro de la cuenca del Riacuteo Santa Catarina (Figura 2)

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7CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Ferrintildeo-Fierro Guerra-Cobiaacuten Bruster-Flores De Lira-Reyes Cavazos-Gonzaacutelez

Figura 2 Precipitaciones extremas en la cuenca del riacuteo Santa Catarina

El objetivo especiacutefico de la presa es amortiguar las crecientes (disminuir los picos de las avenidas) provo-cadas por huracanes o lluvias de alta intensidad con lo cual se pretende mitigar los dantildeos a la poblacioacuten yevitar inundaciones en el AMM

De acuerdo con la geologiacutea del lugar y aprovechando las paredes naturales del cantildeoacuten se disentildeoacute una corti-na de tipo piramidal con una profundidad de cimentacioacuten de 40 m y 70 m de altura de pared o cortina basede 25 m de ancho y 240 m de corona Cuenta con un ducto bajo rectangular de 6 m por lado que regularaacutelas avenidas de mediana intensidad hasta de 860 m3s-1 y un vertedor de 60 m de ancho en su parte alta quepermitiraacute regular el flujo hasta de 3400 m3s-1 en conjunto

La pared aguas arriba se construyoacute a base de precolados y en la pared aguas abajo un talud escalonadode 60 cm de peralte Esta cortina tiene la capacidad de retener hasta 90 millones de metros cuacutebicos La cons-truccioacuten de esta obra se programoacute en 2 etapas la primera consistioacute en la cimentacioacuten de 40 m de profundidadconsiderando la capacidad de soporte del estrato inferior iniciando en mayo del 2002 y finalizando en marzodel 2003 La segunda etapa fue la construccioacuten de la pared de la cortina de 70 m de altura iniciando enmarzo del 2003 y finalizando en junio del 2004 siendo 26 meses la duracioacuten total de la construccioacuten de lapresa (DYCUSA 2005)

En la etapa de construccioacuten se presentaron diferentes problemaacuteticas tales como rocas de gran tamantildeo enla excavacioacuten las cuales tuvieron que ser demolidas a base de explosivos reubicacioacuten de un acueducto de 24rdquode diaacutemetro y la red de energiacutea eleacutectrica existente pero la problemaacutetica maacutes importante fue el surgimiento

de aguas subaacutelveas asiacute como la inundacioacuten provocada por el huracaacuten Keith en plena excavacioacuten utilizaacutendoseequipos de bombeo de gran capacidad para su desalojo y control

En la construccioacuten de la PRP se utilizoacute concreto compactado con rodillo (CCR) debido a su mayor rapidezde colocacioacuten bajo calor de hidratacioacuten menor costo que los concretos convencionales y faacutecil fabricacioacutenSin embargo este tipo de concreto requirioacute de un estricto control de la calidad para asegurar que las resisten-cias reales fueran las esperadas Asiacute mismo se puso especial intencioacuten en todos los aspectos de unioacuten con los

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CONTROL DE INUNDACIONES EN ZONAS URBANAS CASO DE ESTUDIO PRESA ROMPE PICOSldquoCORRAL DE PALMASrdquo UBICADA EN SANTA CATARINA NUEVO LEOacuteN (MEacuteXICO)

demaacutes elementos integrantes de la cortina para evitar las grietas entre ellos por ser elementos con diferentesmoacutedulos de elasticidad utilizando para esto concreto convencional de resistencia especial que funcionoacute comoun elemento de unioacuten

La planeacioacuten de los procedimientos de construccioacuten asiacute como la maquinaria utilizada para la fabricacioacutentraslado y vaciado del concreto hicieron posible llegar a una colocacioacuten de 4500 m3 por diacutea Otro de los as-pectos utilizados en la construccioacuten de esta presa fueron los sistemas de cimbra deslizante en la construccioacutendel vertedor los cuales se modularon en 6 tramos de 10 m de ancho con colados continuos de concreto porespacio de 48 h estas cimbras estaban equipadas con bombas hidraacuteulicas que permitieron su propia elevacioacutendel sistema lo que permitioacute cumplir con los programas establecidos

3 RESULTADOS

La avenida de disentildeo de la presa tiene las caracteriacutesticas de un tiempo pico de 430 h gasto pico de 5943m3s-1 y tiempo base de 31 h y esta responde a un anaacutelisis de frecuencias cuyos datos contemplan el generadopor el huracaacuten Gilberto

En la Figura 3 se presentan las graficas del hidrograma de entrada y salida al funcionar la presa la curva decapacidades aacuterea asiacute como la ley de descargas al conjugarse el orificio bajo y vertedor La descarga maacuteximade la presa por sus obras de excedencia es de 3400 m3s-1 lo cual indica que reduce el gasto pico en un 43 y lo retarda alrededor de 12 h

Figura 3 Funcionamiento hidraacuteulico de la PRP para el evento del huracaacuten Emily

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Ferrintildeo-Fierro Guerra-Cobiaacuten Bruster-Flores De Lira-Reyes Cavazos-Gonzaacutelez

Figura 4 Vista aeacuterea de la PRP Corral de Palmas despueacutes del evento del huracaacuten Emily

4 CONCLUSIONES

Este tipo de obras hidraacuteulicas son poco comunes por su elevado costo y funcionamiento solo en grandeseventos extraordinarios no almacenan agua para ninguacuten uso solo la retienen temporalmente para reducir el

pico de las crecientes (Figura 4) pero cuando las zonas urbanas que protegen son tan grandes y motores dedesarrollo de un paiacutes o regioacuten es importante que se vea como una inversioacuten de seguridad a la comunidad yno como un gasto excesivo El costo total de esta obra fue del orden de 46 millones de doacutelares un costoque vale la pena ya que se han invertido mayores cantidades a lo largo de la historia de esta zona urbana enremediacioacuten de dantildeos por inundaciones

Finalmente la presa cumplioacute con su objetivo ya que el 20 de julio del 2005 ocurrioacute el huracaacuten Emily contrayectoria semejante a Gilberto pero este huracaacuten no se presentoacute con la intensidad de lluvia requerida parahacer funcionar el vertedor y solo se reguloacute alrededor de 10000000 m3 haciendo descargar la presa soacutelopor el ducto inferior regulando la creciente y mitigando totalmente los riesgos de inundacioacuten en la AMM Enla Figura 3 se observa una imagen de la presa horas despueacutes de este evento

REFERENCIAS

1 Berga L (2006) ldquoEl papel de las presas en la mitigacioacuten de las inundaciones The role of dams in flood mitigationrdquo Revista Ingenieriacutea CivilCEDEX ISBN 0213-8468 Edicioacuten Nordm 144 pp 7-13 Enero 2007

2 Desarrollo y Construcciones Urbanas SA DE CV (DYCUSA) httpwwwdycusacom consulta realizada en noviembre de 2007

3 Gonzaacutelez G R (1973) La lluvia en Monterrey Nuevo Leoacuten Estudio cronoloacutegico y probabiacutelistico Boletiacuten bimestral de la divisioacuten de cienciasagropecuarias y mariacutetimas de ITESM 1471-7

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10 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROSREOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTO

COMPACTANTE

J roncero1B Barragaacuten2 y R Zerbino3

1 BASF Construction Chemicals Espantildea SL 2 Dpto de Ingenieriacutea de la Construccioacuten Universitat Politegravecnica de Catalunya Espantildea 3 CONICET-LEMIT-Facultadde Ingenieriacutea UNLP La Plata Argentina

RESUMEN

La temperatura ambiental puede alterar significativamente el comportamiento en fresco del Hormigoacuten Autocompactante (HAC) y portanto afectar la calidad durante la produccioacuten En este trabajo se presentan los resultados de un estudio experimental en el que se evaluoacute elefecto de la variacioacuten de la temperatura dentro de un amplio intervalo (10-40ordm C) sobre las propiedades del mortero en estado fresco Paraello se tomaron como referencia las proporciones de los materiales componentes empleadas para preparar HAC La evaluacioacuten contempla elanaacutelisis de los paraacutemetros reoloacutegicos baacutesicos (tensioacuten umbral y viscosidad) y ensayos ingenieriles (mesa de sacudidas modificado) Los resul-tados muestran una gran influencia de la temperatura tanto en la viscosidad plaacutestica como en el valor de la tensioacuten umbral lo que permiteconcluir que su efecto no debe despreciarse a la hora de producir HAC

1 Introduccioacuten

Al igual que en el hormigoacuten convencional en el hormigoacuten autocompactante (HAC) la temperatura eltiempo de espera y las condiciones en las que se mantiene el material durante ese tiempo de espera (reposo oagitacioacuten) afectaraacuten significativamente la trabajabilidad o autocompactabilidad del hormigoacuten Al estudiar losefectos de estos paraacutemetros conjunta o separadamente se observoacute una notable influencia de dichos condi-cionantes sobre diferentes tipos de HAC (Zerbino et al 2006)

Es habitual que debido fundamentalmente a los distintos tipos de cementos adiciones y aditivos quiacutemicosque pueden emplearse en la fabricacioacuten del hormigoacuten no pueden generalizarse los diferentes comportamien-tos recogidos en la bibliografiacutea siendo necesario realizar evaluaciones en funcioacuten de los materiales con losque realmente se trabajaraacute En este sentido los ensayos sobre morteros representan una herramienta sencillapara poder evaluar raacutepida y efectivamente la respuesta de las diferentes combinaciones

Los efectos de la temperatura sobre la tensioacuten umbral y la viscosidad de los morteros y la influenciadel tipo de cemento y superplastificante han sido estudiados anteriormente por ejemplo se ha verificadouna importante influencia de la temperatura sobre los paraacutemetros reoloacutegicos incluso mostrando resultadosambiguos para diferentes combinaciones superplastificante-cemento (Golaszewski 2006) A partir de otrosestudios (Hammer y Wallevik 2005) surgioacute que no se debe esperar que la consistencia de una pasta esteacute

directamente relacionada con la del hormigoacuten obtenido con la misma sin embargo es de esperar una mejorcorrelacioacuten entre los paraacutemetros reoloacutegicos del mortero y del hormigoacuten elaborado con el mismo conjunto demateriales

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11CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Si bien la potencia de las medidas reoloacutegicas obtenidas mediante viscosiacutemetros es indiscutible (auacuten con la variabilidad que existe entre los resultados de diferentes equipos) los ensayos ingenieriles resultan de granintereacutes praacutectico ya que muchas veces brindan valores posibles de ser relacionados con los paraacutemetros reoloacute-gicos baacutesicos como lo son la tensioacuten umbral y la viscosidad plaacutestica

En este trabajo se estudia la influencia de la temperatura el transcurso del tiempo y las condiciones demantenimiento sobre la fase mortero de dos mezclas de HAC Cabe notar que sobre dichos hormigones serealizaron estudios equivalentes que se presentan en forma paralela (Zerbino et al 2008) trabajando con valores de temperatura similares y los mismos tipos de materiales componentes Entre los resultados se inclu- yen los paraacutemetros reoloacutegicos obtenidos mediante un reoacutemetro y se analizan conjuntamente con el comporta-miento observado en el ensayo de la mesa de sacudidas pero en este caso sin imprimir golpes De manerageneral se ha observado que la temperatura ambiental y de los materiales tiene una gran influencia sobre laspropiedades en fresco del mortero y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo que los paraacutemetros reo-loacutegicos variacutean significativamente en el tiempo por el efecto de la temperatura y que la presencia de agitacioacutenmodifica las propiedades en estado fresco

2 DETALLES EXPERIMENTALES

Los morteros fueron preparados empleando los mismos materiales y tomando en consideracioacuten las propor-ciones utilizadas en dos HACs (Zerbino et al 2008) Seguacuten se indica en la Tabla 1 estas mezclas difierenbaacutesicamente en el tamantildeo maacuteximo del aacuterido utilizado Se emplearon aacuteridos calizos de machaqueo cementoCEM I 425R y dos superplastificantes diferentes ambos de base policarboxilato designados como SP1 (Gle-nium C355) y SP2 (Glenium C303 SCC) La principal diferencia entre ambos aditivos radica en que mientrasSP1 es un superplastificante puro SP2 incorpora en su formulacioacuten un aditivo modificador de viscosidad(cohesionante) con el fin de mejorar la estabilidad frente a segregacioacuten yo exudacioacuten

Conforme muestra la Tabla 1 para fabricar los HAC se habiacutea empleado una mezcla de dos arenas detamantildeos 0-2 mm y 0-4 mm en las proporciones 64 y 36 respectivamente La granulometriacutea de dichasarenas y la curva compuesta se muestran en la Figura 1 Para realizar los estudios sobre morteros las arenasse mezclaron en la proporcioacuten indicada y posteriormente la mezcla se tamizoacute con un tamiz de 2 mm ya quees el tamantildeo maacuteximo de partiacutecula que admite el reoacutemetro

Tabla 1 Proporciones (kgm3) de los hormigones (Zerbino et al 2006) empleados como referencia para preparar los morteros

Tipo de HormigoacutenHAC-12 HAC-20

CEM I 425R 362 334

Filler 109 100

Arena 0-2 mm 710 602

Arena 0-5 mm 398 337

Grava 5-12 mm 526 447

Grava 12-18 mm --- 328

Agua 181 167

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12 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Para evaluar los paraacutemetros reoloacutegicos de los morteros se empleoacute un reoacutemetro Viskomat NT de Schlei-binger con control de temperatura mediante recirculacioacuten de agua La Tabla 2 muestra la dosificacioacuten de losmorteros obtenida con base en la de los hormigones indicados en la Tabla 1 considerando la fraccioacuten de lasarenas menor que 2 mm

Se adoptaron como temperaturas de ensayo las de 10 20 30 y 40 ordmC Los materiales se mantuvieron 24horas a la temperatura de ensayo previo a la realizacioacuten de los mismos

Los morteros se prepararon a la temperatura ambiente y una vez fabricados se mantuvieron a la tem-peratura requerida en nevera o estufa seguacuten procediacutea Se evaluoacute la evolucioacuten durante 60 minutos de laspropiedades en fresco considerando dos situaciones diferentes agitacioacuten constante y reposo Los morterosmantenidos en reposo fueron agitados durante 1 minuto antes de cada medida

La fluidez se determinoacute empleando el meacutetodo de la mesa de sacudidas (UNE 83811) midiendo el diaacute-metro medio del mortero una vez levantado el cono con la diferencia de que el mortero no fue compactado

Tabla 2 Composicioacuten de los morteros (kgm3)

CEM I 425R 527

Mezcla de Arenas 0-2 0-5 mm con Oslash lt 2 mm 1449

filler 158

Agua 255 (ac = 048)

Superplastifi

cante 11 (spc = 209)

Figura 1 Distribucioacuten granulomeacutetrica de las arenas para fabricar los morteros

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13CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

mediante golpes como se describe en la norma Los resultados se expresan como porcentaje de consistenciatal y como indica la norma

En los ensayos con el reoacutemetro el mortero se somete a una velocidad de giro creciente hasta 150 rpm en

3 minutos donde ademaacutes se consigue estabilizar la temperatura mediante recirculacioacuten de agua La medi-cioacuten de los paraacutemetros reoloacutegicos se realizoacute empleando la rampa decreciente cuya duracioacuten es tambieacuten de 3minutos Todas las determinaciones tanto la mesa de sacudidas como los paraacutemetros reoloacutegicos se realizaronal finalizar el mezclado a los 30 y a los 60 minutos

3 RESULTADOS Y DISCUSION

31 La consistencia

Los resultados de consistencia obtenidos con la mesa de sacudidas para los dos superplastificantes estu-diados y su evolucioacuten en el tiempo se muestran en la Figura 2 Es posible observar que con ambos aditivosse da el fenoacutemeno de refluidificacioacuten a bajas temperaturas siendo maacutes acusado en presencia de agitacioacutenespecialmente a 20deg C Este fenoacutemeno se manifiesta por un aumento de la consistencia del mortero especial-mente durante los primeros 30 minutos despueacutes de su fabricacioacuten y esto se atribuye a una lenta adsorcioacuten deladitivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento En los morteros preparados a 10deg C se mantienela fluidez auacuten a los 60 minutos mientras que los expuestos a 20deg C comienzan a perder fluidez luego de 30minutos

Tambieacuten se aprecia que la fluidez a 10deg C fue menor que a 20deg C lo que resulta consistente con las ob-servaciones de otros autores (Pellerin et al 2005) y con los resultados sobre HACs elaborados con el mismo

tipo de materiales (Zerbino et al 2008) Por encima de los 20deg C la consistencia inicial se mantiene praacutecti-camente constante

A temperaturas superiores a los 30deg C no se observa el fenoacutemeno de refluidificacioacuten y los morteros expe-rimentan como era de esperar una notable peacuterdida de consistencia con el tiempo En general en presenciade agitacioacuten constante la peacuterdida de consistencia es mucho mayor que en el caso de los morteros que semantienen en reposo este hecho ha de tenerse en consideracioacuten para el uso y la aplicacioacuten del HAC

32 Los paraacutemetros reoloacutegicos

Los paraacutemetros reoloacutegicos se evaluaron al mismo tiempo que la consistencia La Figura 3 muestra el efecto

de la temperatura en el comportamiento reoloacutegico de los morteros preparados con los dos superplastificantesjusto despueacutes de su fabricacioacuten Se observa que la temperatura influye significativamente en la viscosidad plaacutes-tica (relacionada con la pendiente del graacutefico momento torsor-velocidad) sin afectar tanto la tensioacuten umbral(relacionada con la ordenada en el origen) Estos resultados siguen una tendencia similar a la anteriormenteobservada sobre los HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

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14 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Figura 2 Evolucioacuten de la consistencia de los morteros en funcioacuten de la temperatura de ensayo en presencia o no de agitacioacuteny de alguacuten tipo de superplastificante

Figura 3 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de los morteros fabricados con los superplastificantes SP1 y SP2 justodespueacutes de su fabricacioacuten

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15CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

En la Figura 4 se muestra a modo de ejemplo la evolucioacuten durante 60 minutos de la respuesta reoloacutegicadel mortero preparado con SP1 y sometido a de agitacioacuten constante Se aprecian pocos cambios a 10deg Ccon ligeras modificaciones en los paraacutemetros reoloacutegicos durante la primera hora a los 20degC se verifica unincremento de la viscosidad y de la tensioacuten umbral entre las curvas obtenidas a 30 y a 60 minutos mientras

que en los expuestos a 30 oacute 40deg C se verifica un cambio substancial en las medidas del reoacutemetro

Una raacutepida observacioacuten permite verificar que el efecto de la temperatura en las propiedades en estadofresco es notable tanto en la consistencia (Figura 2) como en los paraacutemetros reoloacutegicos Como era previsibleel efecto fue maacutes significativo a altas temperaturas Para facilitar el anaacutelisis en las Figuras 5 y 6 se representancon base en las curvas del momento torsor vs la velocidad obtenidas mediante el reoacutemetro para los mor-teros con SP1 y SP2 respectivamente la evolucioacuten de la ordenada en el origen (relacionada con la tensioacutenumbral) y de la pendiente (relacionada con la viscosidad plaacutestica)

Considerando cada mortero se observa poca variacioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen durantelos primeros 30 minutos en especial en los morteros a menor temperatura Posteriormente el valor se mo-difica a medida que pasa el tiempo y a mayor temperatura Tambieacuten se verifica el efecto significativo que tienela agitacioacuten sobre la viscosidad Se aprecian diferencias importantes en la pendiente de las curvas momentotorsor vs velocidad cuando se las compara con los mismos morteros mantenidos sin agitacioacuten Sin embargocomo tambieacuten lo muestran las Figuras 5 y 6 la agitacioacuten no influye de forma tan marcada en la ordenada en elorigen (tensioacuten umbral) confirmando los resultados obtenidos a nivel de HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

El fenoacutemeno de refluidificacioacuten indicado por un aumento de consistencia de los morteros durante los pri-meros 30 minutos que fuera especialmente observado cuando el material fue expuesto a baja temperaturase puede relacionar en el nivel reoloacutegico con una disminucioacuten de la tensioacuten de corte umbral El efecto seobserva con claridad en los morteros con SP2 mantenidos con agitacioacuten a 10deg C

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16 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Comparando morteros expuestos a diferentes temperaturas se observa que la ordenada al origen tiendea disminuir entre 10 y 40 ordmC En general no se encontraron marcadas diferencias entre los dos aditivos em-pleados sin embargo mientras la pendiente inicial de las curvas es similar en los morteros con SP1 (creceligeramente a 40 ordmC sin agitar y posee un miacutenimo para 20 ordmC agitado (Figura 5) esta muestra una tendenciacreciente con la temperatura en los morteros con SP2 (Figura 6)

En siacutentesis los resultados confirman que la temperatura constituye un factor que puede incrementar cierta

variabilidad en las propiedades de morteros y HAC Los cambios durante la primera hora parecen ser menoresa temperaturas intermedias en este caso 20 ordmC Para temperaturas maacutes elevadas se encontraron valores detensioacuten umbral decrecientes y niveles de consistencia y viscosidad similares sin embargo dichas propiedadesse modifican raacutepidamente a lo largo del tiempo en especial si las mezclas se mantienen agitadas En el otroextremo a bajas temperaturas puede ocurrir una refluidificacioacuten que se contrapone a la peacuterdida de fluidez tiacute-pica de las mezclas con cemento portland La influencia de ambos fenoacutemenos no es independiente del estadode agitacioacuten y consecuentemente tambieacuten es previsible una mayor variabilidad a bajas temperaturas

Figura 4 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro del mortero fabricado con el superplastificante SP1 a 10 20 30 y 40ordm C y su evolucioacutendurante 60 minutos

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17CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Figura 5 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP1

Figura 6 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP2

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18 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

4 CONCLUSIONES

Se estudioacute el efecto de la temperatura y de las condiciones de mantenimiento durante la primera hora enel comportamiento reoloacutegico de morteros caracteriacutesticos de HAC Dentro del intervalo de los paraacutemetros los

materiales y las variables estudiadas se pueden extraer las siguientes conclusiones

- La temperatura ambiental y la de los materiales tiene una gran influencia sobre las propiedades en frescodel material y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo En este sentido las temperaturas bajas (lt 20ordmC) pueden favorecer fenoacutemenos de refluidificacioacuten que pueden justificarse con base en una menor velocidadde adsorcioacuten del aditivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento Las temperaturas altas (gt 30 ordmC)pueden aumentar la fluidez inicial pero favorecen la peacuterdida de movilidad con sus consecuentes implicacionespraacutecticas de gran relevancia para el HAC

- Los efectos se verificaron tanto en determinaciones de tipo ingenieril (ensayo de consistencia) como en larespuesta reoloacutegica (reoacutemetro) Los paraacutemetros reoloacutegicos variaron significativamente en el tiempo conformecon la variacioacuten de temperatura Tanto la viscosidad plaacutestica como la tensioacuten umbral aumentaron durante laprimera hora aunque en los primeros 30 minutos el efecto sobre la viscosidad fue maacutes notorio

- Las condiciones de mantenimiento de las mezclas influyen significativamente sobre las propiedades enestado fresco Se encontroacute que en especial la viscosidad plaacutestica se modifica en mayor medida cuando losmorteros se someten a agitacioacuten perioacutedica

5 Agradecimientos

Los autores agradecen el soporte brindado a traveacutes del proyecto de investigacioacuten ldquoHabitat 2030 Ma-

teriales y componentesrdquo (PSS 11-2005 PSE-380000-2006-4 PSE-380000-2007-1) financiado por elMinisterio de Educacioacuten y Ciencia

Referencias

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2 HAMMER TA y WALLEVIK JE (2005) On the correlations between rheology of paste mortar and concrete en Proc 2nd North American Conference on theDesign and Use of Self- Consolidating Concrete and 4th Int RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete Ed SP Shah pp 615-620

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19CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINETAILINGS AND POWER STATION FLY ASH

CA Charles-Cruz

School of Civil Engineering Autonomous University of Nuevo Leon Mexico (FIC-UANL)Researcher of the National Researchers Systems-Candidate LevelMember of the Concrete Technology Academic Body (FIC-UANL)

RESUMEN

Las partiacuteculas de desecho dentro de los intervalos de tamantildeo de limo fino tienen una disposicioacuten final en la que frecuentemente se mezclan con aguapara formar un lodo que se bombea a depoacutesitos donde ocurre la sedimentacioacuten de los soacutelidos El lsquosuelorsquo que resulta de esta operacioacuten tiene una estructuramuy suelta que lo hace difiacutecil extraer muestras y realizar pruebas Existe un intereacutes diverso en el comportamiento de estos materiales por ejemplo parael desarrollo posterior de aacutereas en las que se encuentran depositados

Este artiacuteculo describe la preparacioacuten de muestras muy sueltas de ceniza volante y de jales de mineriacutea de la produccioacuten de fluorita en un intento porreplicar la estructura de los rellenos depositados hidraacuteulicamente Tambieacuten se presentan aquiacute resultados parciales del programa de pruebas triaxiales rea-lizadas en estos materiales Se describen las dificultades de la preparacioacuten de las muestras asiacute como de la medicioacuten del e

max Se discute el uso del iacutendice

de dilatancia propuesto por Bolton (1986) para describir el comportamiento de estos depoacutesitos y se concluye que podriacutea necesitar cierta adaptacioacuten parasu uso en estos materiales El material presenta diversos grados de inestabilidad cuando se sujeta a cargas no drenadas lo cual puede depender del nivelde esfuerzos normales de la forma de las partiacuteculas y de la distribucioacuten de los tamantildeos

Palabras clave

rellenos hidraacuteulicos licuacioacuten dilatancia iacutendice relativo de dilatancia

ABSTRACT

Fine silt-sized waste particles are often disposed of by being mixed with water pumped to a void and allowed to sediment The resulting lsquosoilrsquo has avery loose structure which makes it difficult to sample and test There is interest in the behavior of these materials eg for redevelopment

This paper describes the preparation of very loose samples of pulverized fuel ash and mine tailings from fluorspar production in an attempt to replicatethe structure of hydraulically deposited fills The preliminary results of triaxial tests are also presented

Difficulties in sample preparation and measuring emax are described The use of Boltonrsquos (1986) relative dilatancy index to describe the behavior ofsuch deposits is discussed and it is concluded that it may need adapting for use with these materials The materials display varying degrees of instability inundrained loading that may be dependent on stress level and particle shape and size distribution

Keywords hydraulic fills liquefaction dilatancy relative dilatancy index

INTRODUCCIOacuteN

Hydraulically placed fills are a common form of disposal for industrial operations that generate largeamounts of fine-grained inert solid waste Such wastes are mixed with water and pumped as flowable slurryinto impoundments An inherent characteristic of the freshly sedimented material is its very open and loosestructure

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20 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Interest arises in the behavior of these very loose deposits both when evaluating the stability of impound-ment facilities and when considering the redevelopment potential of disposal sites For this reason there isgreat interest in the classification shear strength and compressibility behavior of such fills

This paper presents the results of index and triaxial tests on two hydraulically placed fill materials calciumfluoride (fluorspar) mine tailings from Glebe Mine Chesterfield Derbyshire and pulverized fuel ash (PFA) fromSkelton Grange Leeds West Yorkshire These materials were selected as representing two extremes of particleshape angular and rounded Due to the very loose nature of the deposits it was not possible to recover evennotionally undisturbed samples for testing therefore water pluviation of either initially dry material or slurrywas used to prepare samples for consolidation and triaxial testing

BACKGROUND

Interest in the geotechnical behavior of hydraulic fills may be broadly categorized as design and optimiza-tion of production and impoundment sites environmental impact and environmental risks of impoundments(including embankment safety) hydrogeological issues and site reuse These materials are typically of silt sizeDifficulty in investigating the geotechnical properties of hydraulic fills lies also in their heterogeneity Variationsover time arise due to changes in the mineral composition of the parent rock the minerals being extracted andthe methods of separation (crushing grinding use of surfactants etc) In addition the type of slurry deposi-tion (single point discharge or multiple point discharge) influences spatial variations within the impoundmentThis variability will affect the analysis of one site but also makes comparison between sites very difficult

The geotechnical properties of several different types of tailings can be found in the literature includingalumina red mud copper tailings (Qiu and Sego 2001) gold tailings (Stone et al 1994) and bauxite (Con-soli and Sills 2000) These papers focus on consolidation characteristics hydraulic conductivity and liquefac-

tion susceptibility due to their importance in impoundment design

The study of the engineering characteristics of PFA as a general fill can be traced back to the work on theuse of PFA as an embankment material by Raymond (1958) and Knight (1960) McLaren and DiGioia (1987)Gray and Lin (1972) Leonards and Bailey (1982) Martin et al (1990) Toth et al (1988) Parylak (1992)Okumura et al (1996) and Trivedi and Sud (1999b) also describe the use and engineering properties of PFAThere has also been work on the collapse behaviour of loose PFA deposits (Henau and Thijs 1985 Trivediand Sud 1999a)

It can be very difficult to take undisturbed samples of hydraulically placed fill because any disturbance(including stress relief at the bottom of a cased borehole) can lead to strength loss in loose non-cohesive de-

posits and instability of the base of any borehole Where the fill is very loose it is impossible to recover evennotionally undisturbed samples for laboratory testing which can hinder the correct characterization of suchdeposits Correlation between field and laboratory tests has been attempted to overcome this limitation egseismic cone penetration testing (SCPT) by Woeller et al (1996) piezocone testing by Davies (1999) andcone penetration testing (CPT) by Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (in press) Another approachto this difficulty has been to calibrate theoretical numerical models using either centrifugal model tests (Stone

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CA Charles-Cruz

et al 1994) or field studies (Consoli and Sills 2000) Theoretical modeling studies using large strain conso-lidation theory have been conducted by Cargill (1984) and Seneviratne et al (1996)

Hydraulically placed fills and embankments are susceptible to liquefaction under monotonic or cyclic loads

(see eg Fourie et al 2000 Ishihara 1993) As generally defined liquefaction is a sudden loss of shearstrength due to a rapid increase in pore water pressure The study of liquefaction phenomena in sands hasbeen extensive and there are a variety of empirical and theoretical approaches to assess liquefaction potential(Ng et al 2004 Verdugo and Ishihara 1996) However there has been less research on the effect of finesin the liquefaction process and on the study of this phenomenon for silty or clayey soils Finn et al (1994) at-tempt to summarise the effects of fines content on liquefaction resistance for both non-plastic and plastic finegrained soils According to their guidelines for non-plastic fines there is an increase in liquefaction resistancefor a silty sand compared to clean sand with same normalized standard penetration resistance (N1)60 thereis a decrease in liquefaction resistance with increasing fines content for materials with same gross void ratioand materials with the same void ratio in the sand skeleton have the same liquefaction resistance For the caseof plastic fines the modified Chinese criteria (after Finn et al op cit) suggest that soils that satisfy all fourrequirements ie

bull finer than 0005 mm le 10bull Liquid limit le 36bull Natural water contentge 092 LLbull Liquidity index IL le 07

are susceptible to liquefaction Yamamuro and Lade (1998) suggest that unlike the behaviour of cleansands where susceptibility to liquefaction increases with confining stress the liquefaction resistance of siltysands can initially increase with confining stress This is attributed to the silt particles producing meta-stablestructures at low confining stress Thevanayagam (1998) suggest a categorisation of behaviour of silty sandswith varying degrees of fines to which different structures and grain to grain contact may lead to different un-drained behaviours including limited instability and even liquefaction Guo and Prakash (1999) suggest thatsoil fabric and aging seem to slow down pore pressure generation and that a higher percent of plastic finesmay increase the liquefaction resistance of silty soils

SITE AND MATERIAL DESCRIPTION

Glebe Mine Tailings

Fluorspar (calcium fluoride) is the only major source of fluorine and is also used in the production of a wide

range of industrial products such as pharmaceuticals glass plastics (Notholt 1971) Glebe Mine is locatedin Stoney Middleton near Chesterfield Derbyshire Operations on site consist of fluorspar mining processingand tailings disposal

Fluorspar extraction is undertaken by crushing the parent rock which is then processed as a slurry so thatdifferent minerals can be separated gravimetrically using detergents The resulting tailings are mainly compo-sed of barites (40) limestone (33) and silica (25) A summary of the Geotechnical properties of Glebe

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Mine tailings is given in Table 1 A scanning electron micrograph (SEM) is shown in Figure 1a which showsoccasional subangular coarse particles and the predominantly angular and plate-like finer particles (D50=4m)

The active disposal lagoon at the site is sub-divided with one half being used as an active sluicing pond

while the partially dewatered tailings are being recovered from the other half The excavated material is used asback-fill within the active open cast mine This releases lagoon capacity and creates a sustainable waste cycle atthe mine The bulk remoulded tailings samples used in this study were taken from the latter area of the lagoon

Skelton Grange PFA

PFA or fly-ash is a waste from pulverized coal combustion for electricity generation It is the fine residuethat is collected by mechanical or static precipitators PFA is often transported locally by producing a water-based slurry which is pumped into sedimentation lagoons for disposal Once in the lagoon the PFA quicklysettles out to form a particulate mass while the water drains away PFA particles are typical spherical rangingin diameter from gt1m to 150m and due to the rapid cooling of the flue gases consist primarily of non-crystalline particles or glasses (about 80) and only a small amount of crystalline material (Cabrera et al1986) An SEM image of Skelton Grange PFA is shown in Figure 1b where the mainly spherical particles canbe observed Amorphous particles in Figure 1b are assumed to be unburned carbon

For this study PFA was obtained from the Skelton Grange lagoons in Leeds West Yorkshire where a landfillis currently being constructed over the 50 m deep PFA lagoon Details of the site and previous field investiga-tions are included in Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (2005) Figure 2 shows an aspect of theSkelton Grange Landfill Site where PFA is the underlying strata and the embankment material and of Glebemine tailings lagoon

Figure 1 SEM images of (a) Glebe Mine Tailings and (b) Skelton Grange PFA

(a) (b)

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CA Charles-Cruz

Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

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CA Charles-Cruz

Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

~ ~

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

~

~

~

~

~

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27CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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28 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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30 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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31CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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34 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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35CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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36 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

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10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

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LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

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Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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2 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Consejo Editorial

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Ł N C I E N T cedil F I C A Y T E C N O L Ł G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R cedil A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 2010

Dr Jesuacutes Aacutencer Rodriacuteguez Rector

Ing Rogelio G Garza RiveraSecretario General

Dr Mario Ceacutesar Salinas CarmonaSECRETARIO DE INVESTIGACIŁN INNOVACIŁN Y POSGRADO

Dr UbaIdo Ortiz Meacutendez Secretario Acadeacutemico

MI Luis Manuel Aranda Maltez Director de la Facultad de Ingenieriacutea Civil

Dr Pedro Leobardo Valdez Tamez Subdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten FIC

Ing Mariacutea Ineacutes Fuentes Rodriacuteguez Secretaria Acadeacutemica de la Facultad de Ingenieriacutea Civil

Dr Luis Francisco Chapa Gonzaacutelez Coordinador General del Instituto de Ingenieriacutea Civil bdquoRRVpermil

Dr Gerardo Fajardo San MiguelCoordinador de Investigacioacuten FIC

El contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no de los editoresEl material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

Portada Presa Rompepicos Corral de Palmas Santa Catarina Nuevo Leoacuten MeacutexicoDisentildeo Armando LandoisFormato MC Joseacute Alejandro Herrera Gonzaacutelez

Dr Pedro Leobardo Valdez TamezDr Gerardo Fajardo San Miguel

Editores

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3CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Contenido

CIENCIA FIC es una revista semestral de difusioacuten cientiacutefica y tecnoloacutegica de la Facultad de Ingenieriacutea Civilsin fines de lucro editada por la Subdireccioacuten de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten a traveacutes de la Coordinacioacuten de Investigacioacuten

Control de inundaciones en zonas urbanas caso de estudioPresa Rompe Picos ldquoCorral de Palmasrdquo ubicada en Santa CatarinaNuevo Leoacuten (Meacutexico)

5

Efecto de la temperatura sobre los paraacutemetros reoloacutegicos demorteros para hormigoacuten auto compactanteJ roncero B Barragaacuten y R Zerbino

10

Stability characteristics of hydraulically placed mine tailings andpower station 1047298y ash

19

Construccioacuten de curvas I-D-Tr a partir de registros pluviomeacutetricosGUERRA-COBI ˘ N V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZ ˘ LEZ R ABRUSTER-FLORES J L

CA Charles-Cruz

32

Estudio comparativo de dos meacutetodos de preparacioacuten de soportesde -Al

2O

3 para su impregnacioacuten con metales

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez LBautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

40

Informacioacuten para autores 51

Noticias 48

Editorial 4

6

16

22

37

45

Adrian Leonardo Ferrintildeo-Fierro Viacutector Hugo Guerra-Cobiaacuten Joseacute Luis Bruster-Flores Gerardo De Lira-Reyes

Ricardo Alberto Cavazos-Gonzaacutelez

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4 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Editorial

Las grandes ciudades modernas se enfrentan a la problemaacutetica del manejo sostenible de sus recursos hiacute-

dricos por lo que el desarrollo de la infraestructura hidraacuteulica adecuada y eficiente se hace indispensable paraello

El caso de Monterrey y su aacuterea metropolitana se encuentra inmerso en esta realidad Urbe industrial porexcelencia con maacutes de 4 millones de habitantes se enfrenta al reto diario de abastecer maacutes de 250 litros dia-rios a cada uno de sus habitantes (Servicios de Agua y Drenaje de Monterrey IPD) Para ello se cuenta confuentes de abastecimiento superficiales las cuales constan de cuatro presas asiacute como subterraacuteneas que sonbaacutesicamente 120 pozos y otras fuentes El vital liacutequido se bombea de las fuentes de abastecimiento a maacutes de200 m de altura lo que significa un gran consumo de energiacutea empleada en las estaciones bombeo

Aunado a lo anterior Monterrey se localiza en un valle rodeado de montantildeas con una orografiacutea acciden-tada lo cual genera gran cantidad de escurrimientos con velocidad importante de flujo que llegan en ciertoslugares a desbordar los afluentes naturales (riacuteos y arroyos) que cruzan la ciudad

Esta situacioacuten se vuelve cada vez maacutes criacutetica ya que la mayor parte del suelo de la ciudad esta urbanizadodejando insuficiente aacuterea para que se absorban los escurrimientos y se recarguen los acuiacuteferos

Por ello se hace imprescindible que la ciudad cuente con instituciones educativas y centros de investiga-cioacuten que generen los estudios necesarios para desarrollar la infraestructura adecuada para enfrentar este tipode problemaacutetica

Como parte de una solucioacuten integral los gobiernos federal y estatal construyeron la llamada presa ldquoRom-pepicosrdquo ubicada en el cantildeoacuten de la Huasteca su funcioacuten principal consiste en controlar y retardar los escu-rrimientos en el riacuteo Santa Catarina que cruza el aacuterea metropolitana de Monterrey Esta estructura hidraacuteulicapermite contener y regular las crecientes provocadas asociadas a eventos climaacuteticos extremos como porejemplo los huracanes Para su construccioacutense disentildeoacute un concreto especial compactado con rodillo conocidocomo CCR el cual tiene una mayor rapidez de colocacioacuten bajo calor de hidratacioacuten menor costo que losconcretos convencionales Para incrementar su durabilidad se emplearon adiciones minerales La cortina esde tipo piramidal con una altura de 70 m y 240 m de corona con capacidad para retener hasta 90 millonesde metros cuacutebicos

Esperamos que las autoridades continuacuteen construyendo obras hidraacuteulicas que minimicen los riesgos pro- vocados por lluvias intensas lo anterior en base a un plan integral regional y que a la vez puedan beneficiara la poblacioacuten asegurando principalmente el consumo humano sin dejar a un lado la sustentabilidad delecosistema

Editorial

Dr Pedro Leobardo Valdez TamezDr Gerardo Fajardo San Miguel

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5CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Ferrintildeo-Fierro Guerra-Cobiaacuten Bruster-Flores De Lira-Reyes Cavazos-Gonzaacutelez

CONTROL DE INUNDACIONES EN ZONAS URBANAS CASO DEESTUDIO PRESA ROMPE PICOS ldquoCORRAL DE PALMASrdquo UBICADA EN

SANTA CATARINA NUEVO LEOacuteN (MEacuteXICO) Adrian Leonardo Ferrintildeo-Fierro1 Viacutector Hugo Guerra-Cobiaacuten2 Joseacute Luis Bruster-Flores1 Gerardo De Lira-Reyes2

Ricardo Alberto Cavazos-Gonzaacutelez1

1 Departamento de Hidraacuteulica del Instituto de Ing Civil 2 Centro Internacional del Agua Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Av Universidad sn CiudadUniversitaria San Nicolaacutes de los Garza CP 66451 Nuevo Leoacuten Meacutexicoaferrinoprodigynetmx victorguerracbuanledumx joseluisbrusterprodigynetmx gdeliraprodigynetmx rcavazosficuanlmx

RESUMEN

Las Presas Rompe Picos (PRP) no son muy comunes ya que su finalidad no es almacenar agua sino evitar que esta cause dantildeos a los centros depoblacioacuten En el presente artiacuteculo se describe de manera general la PRP Corral de Palma y su funcionamiento hidraacuteulico Ademaacutes se da informacioacuten sobreel funcionamiento de la PRP durante el evento extremo del huracaacuten Emily del 2005

Palabras clave Presa Rompe Picos Huracaacuten Emily Riacuteo Santa Catarina

1 INTRODUCCIOacuteN

En Meacutexico como en otros paiacuteses la falta de conocimiento del peligro por inundacioacuten en zonas urbanasalientan la ocupacioacuten de zonas aledantildeas a riacuteos (p e llanuras de inundacioacuten) Los asentamientos humanosquedan dentro de estas zonas lo cual ocasiona que la poblacioacuten sea vulnerable a los fenoacutemenos hidrometeo-roloacutegicos y en particular a los eventos extremos o atiacutepicos

Las inundaciones por desbordamientos de riacuteos son fenoacutemenos normales que forman parte del comporta-miento de los mismos y se incrementan cuando el hombre altera interfiere o invade el curso natural de estosUna inundacioacuten es el aumento acelerado del nivel de agua a lo largo de un riacuteo Ocurren con gran rapidezgenerando caudales a gran velocidad que arrasan lo que encuentran a su paso Ademaacutes pueden producir

rompimientos de estructuras de control como por ejemplo las presas Tambieacuten pueden ocasionar el desgaja-miento de laderas que pueden generar represamiento de aguas asiacute como el colapso total de los sistemas dealcantarillado pluvial en las ciudades (Berga 2006)

Por ejemplo el aacuterea metropolitana de Monterrey (AMM) se ha desarrollado en ambas maacutergenes del riacuteoSanta Catarina y a traveacutes de su historia se ha visto afectada por inundaciones (Gonzaacutelez 1973) A pesar deno encontrarse cerca de la costa es azotada eventualmente por huracanes que han dejado incalculables peacuter-didas humanas y materiales tal es el caso del huracaacuten Gilberto ocurrido en Septiembre de 1988 el huracaacutenEmily en 2005 y maacutes recientemente el huracaacuten Alex

Una manera de contener los escurrimientos pluviales provenientes de zonas de montantildeas (caso del AMM)

es a traveacutes de estructuras reguladoras como las presas En particular el tipo de presas construidas para estefin son las llamadas Presas Rompe Picos (PRP) las cuales estaacuten disentildeadas para regular la crecida disminuyendoel pico del hidrograma

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6 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONTROL DE INUNDACIONES EN ZONAS URBANAS CASO DE ESTUDIO PRESA ROMPE PICOSldquoCORRAL DE PALMASrdquo UBICADA EN SANTA CATARINA NUEVO LEOacuteN (MEacuteXICO)

Por otro lado debido a la posicioacuten geograacutefica del AMM y a los fenoacutemenos mencionados se construyoacute unaPRP sobre el riacuteo Santa Catarina con la finalidad de amortiguar el pico de las avenidas provocadas por eventosasociados a huracanes

El objetivo principal de los autores es dar a conocer la informacioacuten sobre el disentildeo y construccioacuten de laPRP asiacute como el comportamiento de la misma durante el evento ocasionado por el huracaacuten Emily de 2007

2 Metodologiacutea

El riacuteo Santa Catarina se origina en la Sierra Madre Oriental en los cantildeones de la Puriacutesima el Aacutelamo ySan Juan Bautista en el estado de Nuevo Leoacuten (Figura 1) El riacuteo corre por un cantildeoacuten con direccioacuten Noroestehasta las proximidades de Santa Catarina de la cual toma el nombre En este punto cambia bruscamente dedireccioacuten hacia el Sureste pasando por la Ciudad de Monterrey hasta su confluencia con el riacuteo San Juan Elriacuteo Santa Catarina pertenece a la cuenca del riacuteo San Juan en la regioacuten hidroloacutegica RH-24 El aacuterea de la cuencahasta la salida del cantildeoacuten de la Huasteca tiene una superficie aproximada de 1050 km2 y hasta la estacioacutenhidromeacutetrica Cadereyta II 18047 km2 tiene una pendiente media de 3975 El riacuteo principal fluye a traveacutesde una longitud de 1584 km con una pendiente media de 09 La precipitacioacuten media anual en la cuenca variacutea entre 400 y 800 mm de laacutemina de agua

Figura 1 Zona de estudio riacuteo Santa Catarina

Con respecto a las lluvias maacuteximas en 24 h ocurridas durante el huracaacuten Gilberto datos oficiales de laCONAGUA (Comisioacuten Nacional del Agua) registraron en las estaciones climatoloacutegicas Las Comitas El Pajo-nal La Cruz y Agua Blanca lluvias del orden de 358 326 280 y 485 mm respectivamente Asiacute mismo lasestaciones Laguna de Saacutenchez y San Joseacute de las Boquillas registraron lluvias de 345 y 260 mm todas estasdentro de la cuenca del Riacuteo Santa Catarina (Figura 2)

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7CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Ferrintildeo-Fierro Guerra-Cobiaacuten Bruster-Flores De Lira-Reyes Cavazos-Gonzaacutelez

Figura 2 Precipitaciones extremas en la cuenca del riacuteo Santa Catarina

El objetivo especiacutefico de la presa es amortiguar las crecientes (disminuir los picos de las avenidas) provo-cadas por huracanes o lluvias de alta intensidad con lo cual se pretende mitigar los dantildeos a la poblacioacuten yevitar inundaciones en el AMM

De acuerdo con la geologiacutea del lugar y aprovechando las paredes naturales del cantildeoacuten se disentildeoacute una corti-na de tipo piramidal con una profundidad de cimentacioacuten de 40 m y 70 m de altura de pared o cortina basede 25 m de ancho y 240 m de corona Cuenta con un ducto bajo rectangular de 6 m por lado que regularaacutelas avenidas de mediana intensidad hasta de 860 m3s-1 y un vertedor de 60 m de ancho en su parte alta quepermitiraacute regular el flujo hasta de 3400 m3s-1 en conjunto

La pared aguas arriba se construyoacute a base de precolados y en la pared aguas abajo un talud escalonadode 60 cm de peralte Esta cortina tiene la capacidad de retener hasta 90 millones de metros cuacutebicos La cons-truccioacuten de esta obra se programoacute en 2 etapas la primera consistioacute en la cimentacioacuten de 40 m de profundidadconsiderando la capacidad de soporte del estrato inferior iniciando en mayo del 2002 y finalizando en marzodel 2003 La segunda etapa fue la construccioacuten de la pared de la cortina de 70 m de altura iniciando enmarzo del 2003 y finalizando en junio del 2004 siendo 26 meses la duracioacuten total de la construccioacuten de lapresa (DYCUSA 2005)

En la etapa de construccioacuten se presentaron diferentes problemaacuteticas tales como rocas de gran tamantildeo enla excavacioacuten las cuales tuvieron que ser demolidas a base de explosivos reubicacioacuten de un acueducto de 24rdquode diaacutemetro y la red de energiacutea eleacutectrica existente pero la problemaacutetica maacutes importante fue el surgimiento

de aguas subaacutelveas asiacute como la inundacioacuten provocada por el huracaacuten Keith en plena excavacioacuten utilizaacutendoseequipos de bombeo de gran capacidad para su desalojo y control

En la construccioacuten de la PRP se utilizoacute concreto compactado con rodillo (CCR) debido a su mayor rapidezde colocacioacuten bajo calor de hidratacioacuten menor costo que los concretos convencionales y faacutecil fabricacioacutenSin embargo este tipo de concreto requirioacute de un estricto control de la calidad para asegurar que las resisten-cias reales fueran las esperadas Asiacute mismo se puso especial intencioacuten en todos los aspectos de unioacuten con los

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8 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONTROL DE INUNDACIONES EN ZONAS URBANAS CASO DE ESTUDIO PRESA ROMPE PICOSldquoCORRAL DE PALMASrdquo UBICADA EN SANTA CATARINA NUEVO LEOacuteN (MEacuteXICO)

demaacutes elementos integrantes de la cortina para evitar las grietas entre ellos por ser elementos con diferentesmoacutedulos de elasticidad utilizando para esto concreto convencional de resistencia especial que funcionoacute comoun elemento de unioacuten

La planeacioacuten de los procedimientos de construccioacuten asiacute como la maquinaria utilizada para la fabricacioacutentraslado y vaciado del concreto hicieron posible llegar a una colocacioacuten de 4500 m3 por diacutea Otro de los as-pectos utilizados en la construccioacuten de esta presa fueron los sistemas de cimbra deslizante en la construccioacutendel vertedor los cuales se modularon en 6 tramos de 10 m de ancho con colados continuos de concreto porespacio de 48 h estas cimbras estaban equipadas con bombas hidraacuteulicas que permitieron su propia elevacioacutendel sistema lo que permitioacute cumplir con los programas establecidos

3 RESULTADOS

La avenida de disentildeo de la presa tiene las caracteriacutesticas de un tiempo pico de 430 h gasto pico de 5943m3s-1 y tiempo base de 31 h y esta responde a un anaacutelisis de frecuencias cuyos datos contemplan el generadopor el huracaacuten Gilberto

En la Figura 3 se presentan las graficas del hidrograma de entrada y salida al funcionar la presa la curva decapacidades aacuterea asiacute como la ley de descargas al conjugarse el orificio bajo y vertedor La descarga maacuteximade la presa por sus obras de excedencia es de 3400 m3s-1 lo cual indica que reduce el gasto pico en un 43 y lo retarda alrededor de 12 h

Figura 3 Funcionamiento hidraacuteulico de la PRP para el evento del huracaacuten Emily

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9CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Ferrintildeo-Fierro Guerra-Cobiaacuten Bruster-Flores De Lira-Reyes Cavazos-Gonzaacutelez

Figura 4 Vista aeacuterea de la PRP Corral de Palmas despueacutes del evento del huracaacuten Emily

4 CONCLUSIONES

Este tipo de obras hidraacuteulicas son poco comunes por su elevado costo y funcionamiento solo en grandeseventos extraordinarios no almacenan agua para ninguacuten uso solo la retienen temporalmente para reducir el

pico de las crecientes (Figura 4) pero cuando las zonas urbanas que protegen son tan grandes y motores dedesarrollo de un paiacutes o regioacuten es importante que se vea como una inversioacuten de seguridad a la comunidad yno como un gasto excesivo El costo total de esta obra fue del orden de 46 millones de doacutelares un costoque vale la pena ya que se han invertido mayores cantidades a lo largo de la historia de esta zona urbana enremediacioacuten de dantildeos por inundaciones

Finalmente la presa cumplioacute con su objetivo ya que el 20 de julio del 2005 ocurrioacute el huracaacuten Emily contrayectoria semejante a Gilberto pero este huracaacuten no se presentoacute con la intensidad de lluvia requerida parahacer funcionar el vertedor y solo se reguloacute alrededor de 10000000 m3 haciendo descargar la presa soacutelopor el ducto inferior regulando la creciente y mitigando totalmente los riesgos de inundacioacuten en la AMM Enla Figura 3 se observa una imagen de la presa horas despueacutes de este evento

REFERENCIAS

1 Berga L (2006) ldquoEl papel de las presas en la mitigacioacuten de las inundaciones The role of dams in flood mitigationrdquo Revista Ingenieriacutea CivilCEDEX ISBN 0213-8468 Edicioacuten Nordm 144 pp 7-13 Enero 2007

2 Desarrollo y Construcciones Urbanas SA DE CV (DYCUSA) httpwwwdycusacom consulta realizada en noviembre de 2007

3 Gonzaacutelez G R (1973) La lluvia en Monterrey Nuevo Leoacuten Estudio cronoloacutegico y probabiacutelistico Boletiacuten bimestral de la divisioacuten de cienciasagropecuarias y mariacutetimas de ITESM 1471-7

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EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROSREOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTO

COMPACTANTE

J roncero1B Barragaacuten2 y R Zerbino3

1 BASF Construction Chemicals Espantildea SL 2 Dpto de Ingenieriacutea de la Construccioacuten Universitat Politegravecnica de Catalunya Espantildea 3 CONICET-LEMIT-Facultadde Ingenieriacutea UNLP La Plata Argentina

RESUMEN

La temperatura ambiental puede alterar significativamente el comportamiento en fresco del Hormigoacuten Autocompactante (HAC) y portanto afectar la calidad durante la produccioacuten En este trabajo se presentan los resultados de un estudio experimental en el que se evaluoacute elefecto de la variacioacuten de la temperatura dentro de un amplio intervalo (10-40ordm C) sobre las propiedades del mortero en estado fresco Paraello se tomaron como referencia las proporciones de los materiales componentes empleadas para preparar HAC La evaluacioacuten contempla elanaacutelisis de los paraacutemetros reoloacutegicos baacutesicos (tensioacuten umbral y viscosidad) y ensayos ingenieriles (mesa de sacudidas modificado) Los resul-tados muestran una gran influencia de la temperatura tanto en la viscosidad plaacutestica como en el valor de la tensioacuten umbral lo que permiteconcluir que su efecto no debe despreciarse a la hora de producir HAC

1 Introduccioacuten

Al igual que en el hormigoacuten convencional en el hormigoacuten autocompactante (HAC) la temperatura eltiempo de espera y las condiciones en las que se mantiene el material durante ese tiempo de espera (reposo oagitacioacuten) afectaraacuten significativamente la trabajabilidad o autocompactabilidad del hormigoacuten Al estudiar losefectos de estos paraacutemetros conjunta o separadamente se observoacute una notable influencia de dichos condi-cionantes sobre diferentes tipos de HAC (Zerbino et al 2006)

Es habitual que debido fundamentalmente a los distintos tipos de cementos adiciones y aditivos quiacutemicosque pueden emplearse en la fabricacioacuten del hormigoacuten no pueden generalizarse los diferentes comportamien-tos recogidos en la bibliografiacutea siendo necesario realizar evaluaciones en funcioacuten de los materiales con losque realmente se trabajaraacute En este sentido los ensayos sobre morteros representan una herramienta sencillapara poder evaluar raacutepida y efectivamente la respuesta de las diferentes combinaciones

Los efectos de la temperatura sobre la tensioacuten umbral y la viscosidad de los morteros y la influenciadel tipo de cemento y superplastificante han sido estudiados anteriormente por ejemplo se ha verificadouna importante influencia de la temperatura sobre los paraacutemetros reoloacutegicos incluso mostrando resultadosambiguos para diferentes combinaciones superplastificante-cemento (Golaszewski 2006) A partir de otrosestudios (Hammer y Wallevik 2005) surgioacute que no se debe esperar que la consistencia de una pasta esteacute

directamente relacionada con la del hormigoacuten obtenido con la misma sin embargo es de esperar una mejorcorrelacioacuten entre los paraacutemetros reoloacutegicos del mortero y del hormigoacuten elaborado con el mismo conjunto demateriales

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11CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Si bien la potencia de las medidas reoloacutegicas obtenidas mediante viscosiacutemetros es indiscutible (auacuten con la variabilidad que existe entre los resultados de diferentes equipos) los ensayos ingenieriles resultan de granintereacutes praacutectico ya que muchas veces brindan valores posibles de ser relacionados con los paraacutemetros reoloacute-gicos baacutesicos como lo son la tensioacuten umbral y la viscosidad plaacutestica

En este trabajo se estudia la influencia de la temperatura el transcurso del tiempo y las condiciones demantenimiento sobre la fase mortero de dos mezclas de HAC Cabe notar que sobre dichos hormigones serealizaron estudios equivalentes que se presentan en forma paralela (Zerbino et al 2008) trabajando con valores de temperatura similares y los mismos tipos de materiales componentes Entre los resultados se inclu- yen los paraacutemetros reoloacutegicos obtenidos mediante un reoacutemetro y se analizan conjuntamente con el comporta-miento observado en el ensayo de la mesa de sacudidas pero en este caso sin imprimir golpes De manerageneral se ha observado que la temperatura ambiental y de los materiales tiene una gran influencia sobre laspropiedades en fresco del mortero y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo que los paraacutemetros reo-loacutegicos variacutean significativamente en el tiempo por el efecto de la temperatura y que la presencia de agitacioacutenmodifica las propiedades en estado fresco

2 DETALLES EXPERIMENTALES

Los morteros fueron preparados empleando los mismos materiales y tomando en consideracioacuten las propor-ciones utilizadas en dos HACs (Zerbino et al 2008) Seguacuten se indica en la Tabla 1 estas mezclas difierenbaacutesicamente en el tamantildeo maacuteximo del aacuterido utilizado Se emplearon aacuteridos calizos de machaqueo cementoCEM I 425R y dos superplastificantes diferentes ambos de base policarboxilato designados como SP1 (Gle-nium C355) y SP2 (Glenium C303 SCC) La principal diferencia entre ambos aditivos radica en que mientrasSP1 es un superplastificante puro SP2 incorpora en su formulacioacuten un aditivo modificador de viscosidad(cohesionante) con el fin de mejorar la estabilidad frente a segregacioacuten yo exudacioacuten

Conforme muestra la Tabla 1 para fabricar los HAC se habiacutea empleado una mezcla de dos arenas detamantildeos 0-2 mm y 0-4 mm en las proporciones 64 y 36 respectivamente La granulometriacutea de dichasarenas y la curva compuesta se muestran en la Figura 1 Para realizar los estudios sobre morteros las arenasse mezclaron en la proporcioacuten indicada y posteriormente la mezcla se tamizoacute con un tamiz de 2 mm ya quees el tamantildeo maacuteximo de partiacutecula que admite el reoacutemetro

Tabla 1 Proporciones (kgm3) de los hormigones (Zerbino et al 2006) empleados como referencia para preparar los morteros

Tipo de HormigoacutenHAC-12 HAC-20

CEM I 425R 362 334

Filler 109 100

Arena 0-2 mm 710 602

Arena 0-5 mm 398 337

Grava 5-12 mm 526 447

Grava 12-18 mm --- 328

Agua 181 167

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EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Para evaluar los paraacutemetros reoloacutegicos de los morteros se empleoacute un reoacutemetro Viskomat NT de Schlei-binger con control de temperatura mediante recirculacioacuten de agua La Tabla 2 muestra la dosificacioacuten de losmorteros obtenida con base en la de los hormigones indicados en la Tabla 1 considerando la fraccioacuten de lasarenas menor que 2 mm

Se adoptaron como temperaturas de ensayo las de 10 20 30 y 40 ordmC Los materiales se mantuvieron 24horas a la temperatura de ensayo previo a la realizacioacuten de los mismos

Los morteros se prepararon a la temperatura ambiente y una vez fabricados se mantuvieron a la tem-peratura requerida en nevera o estufa seguacuten procediacutea Se evaluoacute la evolucioacuten durante 60 minutos de laspropiedades en fresco considerando dos situaciones diferentes agitacioacuten constante y reposo Los morterosmantenidos en reposo fueron agitados durante 1 minuto antes de cada medida

La fluidez se determinoacute empleando el meacutetodo de la mesa de sacudidas (UNE 83811) midiendo el diaacute-metro medio del mortero una vez levantado el cono con la diferencia de que el mortero no fue compactado

Tabla 2 Composicioacuten de los morteros (kgm3)

CEM I 425R 527

Mezcla de Arenas 0-2 0-5 mm con Oslash lt 2 mm 1449

filler 158

Agua 255 (ac = 048)

Superplastifi

cante 11 (spc = 209)

Figura 1 Distribucioacuten granulomeacutetrica de las arenas para fabricar los morteros

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13CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

mediante golpes como se describe en la norma Los resultados se expresan como porcentaje de consistenciatal y como indica la norma

En los ensayos con el reoacutemetro el mortero se somete a una velocidad de giro creciente hasta 150 rpm en

3 minutos donde ademaacutes se consigue estabilizar la temperatura mediante recirculacioacuten de agua La medi-cioacuten de los paraacutemetros reoloacutegicos se realizoacute empleando la rampa decreciente cuya duracioacuten es tambieacuten de 3minutos Todas las determinaciones tanto la mesa de sacudidas como los paraacutemetros reoloacutegicos se realizaronal finalizar el mezclado a los 30 y a los 60 minutos

3 RESULTADOS Y DISCUSION

31 La consistencia

Los resultados de consistencia obtenidos con la mesa de sacudidas para los dos superplastificantes estu-diados y su evolucioacuten en el tiempo se muestran en la Figura 2 Es posible observar que con ambos aditivosse da el fenoacutemeno de refluidificacioacuten a bajas temperaturas siendo maacutes acusado en presencia de agitacioacutenespecialmente a 20deg C Este fenoacutemeno se manifiesta por un aumento de la consistencia del mortero especial-mente durante los primeros 30 minutos despueacutes de su fabricacioacuten y esto se atribuye a una lenta adsorcioacuten deladitivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento En los morteros preparados a 10deg C se mantienela fluidez auacuten a los 60 minutos mientras que los expuestos a 20deg C comienzan a perder fluidez luego de 30minutos

Tambieacuten se aprecia que la fluidez a 10deg C fue menor que a 20deg C lo que resulta consistente con las ob-servaciones de otros autores (Pellerin et al 2005) y con los resultados sobre HACs elaborados con el mismo

tipo de materiales (Zerbino et al 2008) Por encima de los 20deg C la consistencia inicial se mantiene praacutecti-camente constante

A temperaturas superiores a los 30deg C no se observa el fenoacutemeno de refluidificacioacuten y los morteros expe-rimentan como era de esperar una notable peacuterdida de consistencia con el tiempo En general en presenciade agitacioacuten constante la peacuterdida de consistencia es mucho mayor que en el caso de los morteros que semantienen en reposo este hecho ha de tenerse en consideracioacuten para el uso y la aplicacioacuten del HAC

32 Los paraacutemetros reoloacutegicos

Los paraacutemetros reoloacutegicos se evaluaron al mismo tiempo que la consistencia La Figura 3 muestra el efecto

de la temperatura en el comportamiento reoloacutegico de los morteros preparados con los dos superplastificantesjusto despueacutes de su fabricacioacuten Se observa que la temperatura influye significativamente en la viscosidad plaacutes-tica (relacionada con la pendiente del graacutefico momento torsor-velocidad) sin afectar tanto la tensioacuten umbral(relacionada con la ordenada en el origen) Estos resultados siguen una tendencia similar a la anteriormenteobservada sobre los HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

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14 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Figura 2 Evolucioacuten de la consistencia de los morteros en funcioacuten de la temperatura de ensayo en presencia o no de agitacioacuteny de alguacuten tipo de superplastificante

Figura 3 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de los morteros fabricados con los superplastificantes SP1 y SP2 justodespueacutes de su fabricacioacuten

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15CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

En la Figura 4 se muestra a modo de ejemplo la evolucioacuten durante 60 minutos de la respuesta reoloacutegicadel mortero preparado con SP1 y sometido a de agitacioacuten constante Se aprecian pocos cambios a 10deg Ccon ligeras modificaciones en los paraacutemetros reoloacutegicos durante la primera hora a los 20degC se verifica unincremento de la viscosidad y de la tensioacuten umbral entre las curvas obtenidas a 30 y a 60 minutos mientras

que en los expuestos a 30 oacute 40deg C se verifica un cambio substancial en las medidas del reoacutemetro

Una raacutepida observacioacuten permite verificar que el efecto de la temperatura en las propiedades en estadofresco es notable tanto en la consistencia (Figura 2) como en los paraacutemetros reoloacutegicos Como era previsibleel efecto fue maacutes significativo a altas temperaturas Para facilitar el anaacutelisis en las Figuras 5 y 6 se representancon base en las curvas del momento torsor vs la velocidad obtenidas mediante el reoacutemetro para los mor-teros con SP1 y SP2 respectivamente la evolucioacuten de la ordenada en el origen (relacionada con la tensioacutenumbral) y de la pendiente (relacionada con la viscosidad plaacutestica)

Considerando cada mortero se observa poca variacioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen durantelos primeros 30 minutos en especial en los morteros a menor temperatura Posteriormente el valor se mo-difica a medida que pasa el tiempo y a mayor temperatura Tambieacuten se verifica el efecto significativo que tienela agitacioacuten sobre la viscosidad Se aprecian diferencias importantes en la pendiente de las curvas momentotorsor vs velocidad cuando se las compara con los mismos morteros mantenidos sin agitacioacuten Sin embargocomo tambieacuten lo muestran las Figuras 5 y 6 la agitacioacuten no influye de forma tan marcada en la ordenada en elorigen (tensioacuten umbral) confirmando los resultados obtenidos a nivel de HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

El fenoacutemeno de refluidificacioacuten indicado por un aumento de consistencia de los morteros durante los pri-meros 30 minutos que fuera especialmente observado cuando el material fue expuesto a baja temperaturase puede relacionar en el nivel reoloacutegico con una disminucioacuten de la tensioacuten de corte umbral El efecto seobserva con claridad en los morteros con SP2 mantenidos con agitacioacuten a 10deg C

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EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Comparando morteros expuestos a diferentes temperaturas se observa que la ordenada al origen tiendea disminuir entre 10 y 40 ordmC En general no se encontraron marcadas diferencias entre los dos aditivos em-pleados sin embargo mientras la pendiente inicial de las curvas es similar en los morteros con SP1 (creceligeramente a 40 ordmC sin agitar y posee un miacutenimo para 20 ordmC agitado (Figura 5) esta muestra una tendenciacreciente con la temperatura en los morteros con SP2 (Figura 6)

En siacutentesis los resultados confirman que la temperatura constituye un factor que puede incrementar cierta

variabilidad en las propiedades de morteros y HAC Los cambios durante la primera hora parecen ser menoresa temperaturas intermedias en este caso 20 ordmC Para temperaturas maacutes elevadas se encontraron valores detensioacuten umbral decrecientes y niveles de consistencia y viscosidad similares sin embargo dichas propiedadesse modifican raacutepidamente a lo largo del tiempo en especial si las mezclas se mantienen agitadas En el otroextremo a bajas temperaturas puede ocurrir una refluidificacioacuten que se contrapone a la peacuterdida de fluidez tiacute-pica de las mezclas con cemento portland La influencia de ambos fenoacutemenos no es independiente del estadode agitacioacuten y consecuentemente tambieacuten es previsible una mayor variabilidad a bajas temperaturas

Figura 4 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro del mortero fabricado con el superplastificante SP1 a 10 20 30 y 40ordm C y su evolucioacutendurante 60 minutos

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17CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Figura 5 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP1

Figura 6 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP2

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18 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

4 CONCLUSIONES

Se estudioacute el efecto de la temperatura y de las condiciones de mantenimiento durante la primera hora enel comportamiento reoloacutegico de morteros caracteriacutesticos de HAC Dentro del intervalo de los paraacutemetros los

materiales y las variables estudiadas se pueden extraer las siguientes conclusiones

- La temperatura ambiental y la de los materiales tiene una gran influencia sobre las propiedades en frescodel material y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo En este sentido las temperaturas bajas (lt 20ordmC) pueden favorecer fenoacutemenos de refluidificacioacuten que pueden justificarse con base en una menor velocidadde adsorcioacuten del aditivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento Las temperaturas altas (gt 30 ordmC)pueden aumentar la fluidez inicial pero favorecen la peacuterdida de movilidad con sus consecuentes implicacionespraacutecticas de gran relevancia para el HAC

- Los efectos se verificaron tanto en determinaciones de tipo ingenieril (ensayo de consistencia) como en larespuesta reoloacutegica (reoacutemetro) Los paraacutemetros reoloacutegicos variaron significativamente en el tiempo conformecon la variacioacuten de temperatura Tanto la viscosidad plaacutestica como la tensioacuten umbral aumentaron durante laprimera hora aunque en los primeros 30 minutos el efecto sobre la viscosidad fue maacutes notorio

- Las condiciones de mantenimiento de las mezclas influyen significativamente sobre las propiedades enestado fresco Se encontroacute que en especial la viscosidad plaacutestica se modifica en mayor medida cuando losmorteros se someten a agitacioacuten perioacutedica

5 Agradecimientos

Los autores agradecen el soporte brindado a traveacutes del proyecto de investigacioacuten ldquoHabitat 2030 Ma-

teriales y componentesrdquo (PSS 11-2005 PSE-380000-2006-4 PSE-380000-2007-1) financiado por elMinisterio de Educacioacuten y Ciencia

Referencias

1 GOLASZEWSKI J (2006) Effect of temperature on rheological properties of superplasticized cement mortars en ACI SP 239 pp 423-440

2 HAMMER TA y WALLEVIK JE (2005) On the correlations between rheology of paste mortar and concrete en Proc 2nd North American Conference on theDesign and Use of Self- Consolidating Concrete and 4th Int RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete Ed SP Shah pp 615-620

3 ZERBINO R AGULLOacute L BARRAGAacuteN B GARCIA T y GETTU R (2006) Caracterizacioacuten reoloacutegica de hormigones autocompactables ed Dept Ingenieriacutea de

la Construccioacuten Universitat Politegravecnica de Catalunya ISBN 84-87691-40-44 ZERBINO R BARRAGAacuteN B GARCIA T AGULLOacute L y GETTU R (2008) Efectos de la temperatura sobre los paraacutemetros reoloacutegicos y propiedades ingenieri-

les del hormigoacuten autocompactante en Proc 1er Cong Espantildeol sobre Hormigoacuten Autocompactante

5 PELLERIN B MAITRASSE P y MICOLLIER S (2005) Improving consistency of SCC rheological behavior by means of appropriate admixturization en Proc2nd North American Conference on the Design and Use of Self-Consolidating Concrete and 4th Int RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete Ed SPShah pp 17-23

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19CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINETAILINGS AND POWER STATION FLY ASH

CA Charles-Cruz

School of Civil Engineering Autonomous University of Nuevo Leon Mexico (FIC-UANL)Researcher of the National Researchers Systems-Candidate LevelMember of the Concrete Technology Academic Body (FIC-UANL)

RESUMEN

Las partiacuteculas de desecho dentro de los intervalos de tamantildeo de limo fino tienen una disposicioacuten final en la que frecuentemente se mezclan con aguapara formar un lodo que se bombea a depoacutesitos donde ocurre la sedimentacioacuten de los soacutelidos El lsquosuelorsquo que resulta de esta operacioacuten tiene una estructuramuy suelta que lo hace difiacutecil extraer muestras y realizar pruebas Existe un intereacutes diverso en el comportamiento de estos materiales por ejemplo parael desarrollo posterior de aacutereas en las que se encuentran depositados

Este artiacuteculo describe la preparacioacuten de muestras muy sueltas de ceniza volante y de jales de mineriacutea de la produccioacuten de fluorita en un intento porreplicar la estructura de los rellenos depositados hidraacuteulicamente Tambieacuten se presentan aquiacute resultados parciales del programa de pruebas triaxiales rea-lizadas en estos materiales Se describen las dificultades de la preparacioacuten de las muestras asiacute como de la medicioacuten del e

max Se discute el uso del iacutendice

de dilatancia propuesto por Bolton (1986) para describir el comportamiento de estos depoacutesitos y se concluye que podriacutea necesitar cierta adaptacioacuten parasu uso en estos materiales El material presenta diversos grados de inestabilidad cuando se sujeta a cargas no drenadas lo cual puede depender del nivelde esfuerzos normales de la forma de las partiacuteculas y de la distribucioacuten de los tamantildeos

Palabras clave

rellenos hidraacuteulicos licuacioacuten dilatancia iacutendice relativo de dilatancia

ABSTRACT

Fine silt-sized waste particles are often disposed of by being mixed with water pumped to a void and allowed to sediment The resulting lsquosoilrsquo has avery loose structure which makes it difficult to sample and test There is interest in the behavior of these materials eg for redevelopment

This paper describes the preparation of very loose samples of pulverized fuel ash and mine tailings from fluorspar production in an attempt to replicatethe structure of hydraulically deposited fills The preliminary results of triaxial tests are also presented

Difficulties in sample preparation and measuring emax are described The use of Boltonrsquos (1986) relative dilatancy index to describe the behavior ofsuch deposits is discussed and it is concluded that it may need adapting for use with these materials The materials display varying degrees of instability inundrained loading that may be dependent on stress level and particle shape and size distribution

Keywords hydraulic fills liquefaction dilatancy relative dilatancy index

INTRODUCCIOacuteN

Hydraulically placed fills are a common form of disposal for industrial operations that generate largeamounts of fine-grained inert solid waste Such wastes are mixed with water and pumped as flowable slurryinto impoundments An inherent characteristic of the freshly sedimented material is its very open and loosestructure

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Interest arises in the behavior of these very loose deposits both when evaluating the stability of impound-ment facilities and when considering the redevelopment potential of disposal sites For this reason there isgreat interest in the classification shear strength and compressibility behavior of such fills

This paper presents the results of index and triaxial tests on two hydraulically placed fill materials calciumfluoride (fluorspar) mine tailings from Glebe Mine Chesterfield Derbyshire and pulverized fuel ash (PFA) fromSkelton Grange Leeds West Yorkshire These materials were selected as representing two extremes of particleshape angular and rounded Due to the very loose nature of the deposits it was not possible to recover evennotionally undisturbed samples for testing therefore water pluviation of either initially dry material or slurrywas used to prepare samples for consolidation and triaxial testing

BACKGROUND

Interest in the geotechnical behavior of hydraulic fills may be broadly categorized as design and optimiza-tion of production and impoundment sites environmental impact and environmental risks of impoundments(including embankment safety) hydrogeological issues and site reuse These materials are typically of silt sizeDifficulty in investigating the geotechnical properties of hydraulic fills lies also in their heterogeneity Variationsover time arise due to changes in the mineral composition of the parent rock the minerals being extracted andthe methods of separation (crushing grinding use of surfactants etc) In addition the type of slurry deposi-tion (single point discharge or multiple point discharge) influences spatial variations within the impoundmentThis variability will affect the analysis of one site but also makes comparison between sites very difficult

The geotechnical properties of several different types of tailings can be found in the literature includingalumina red mud copper tailings (Qiu and Sego 2001) gold tailings (Stone et al 1994) and bauxite (Con-soli and Sills 2000) These papers focus on consolidation characteristics hydraulic conductivity and liquefac-

tion susceptibility due to their importance in impoundment design

The study of the engineering characteristics of PFA as a general fill can be traced back to the work on theuse of PFA as an embankment material by Raymond (1958) and Knight (1960) McLaren and DiGioia (1987)Gray and Lin (1972) Leonards and Bailey (1982) Martin et al (1990) Toth et al (1988) Parylak (1992)Okumura et al (1996) and Trivedi and Sud (1999b) also describe the use and engineering properties of PFAThere has also been work on the collapse behaviour of loose PFA deposits (Henau and Thijs 1985 Trivediand Sud 1999a)

It can be very difficult to take undisturbed samples of hydraulically placed fill because any disturbance(including stress relief at the bottom of a cased borehole) can lead to strength loss in loose non-cohesive de-

posits and instability of the base of any borehole Where the fill is very loose it is impossible to recover evennotionally undisturbed samples for laboratory testing which can hinder the correct characterization of suchdeposits Correlation between field and laboratory tests has been attempted to overcome this limitation egseismic cone penetration testing (SCPT) by Woeller et al (1996) piezocone testing by Davies (1999) andcone penetration testing (CPT) by Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (in press) Another approachto this difficulty has been to calibrate theoretical numerical models using either centrifugal model tests (Stone

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et al 1994) or field studies (Consoli and Sills 2000) Theoretical modeling studies using large strain conso-lidation theory have been conducted by Cargill (1984) and Seneviratne et al (1996)

Hydraulically placed fills and embankments are susceptible to liquefaction under monotonic or cyclic loads

(see eg Fourie et al 2000 Ishihara 1993) As generally defined liquefaction is a sudden loss of shearstrength due to a rapid increase in pore water pressure The study of liquefaction phenomena in sands hasbeen extensive and there are a variety of empirical and theoretical approaches to assess liquefaction potential(Ng et al 2004 Verdugo and Ishihara 1996) However there has been less research on the effect of finesin the liquefaction process and on the study of this phenomenon for silty or clayey soils Finn et al (1994) at-tempt to summarise the effects of fines content on liquefaction resistance for both non-plastic and plastic finegrained soils According to their guidelines for non-plastic fines there is an increase in liquefaction resistancefor a silty sand compared to clean sand with same normalized standard penetration resistance (N1)60 thereis a decrease in liquefaction resistance with increasing fines content for materials with same gross void ratioand materials with the same void ratio in the sand skeleton have the same liquefaction resistance For the caseof plastic fines the modified Chinese criteria (after Finn et al op cit) suggest that soils that satisfy all fourrequirements ie

bull finer than 0005 mm le 10bull Liquid limit le 36bull Natural water contentge 092 LLbull Liquidity index IL le 07

are susceptible to liquefaction Yamamuro and Lade (1998) suggest that unlike the behaviour of cleansands where susceptibility to liquefaction increases with confining stress the liquefaction resistance of siltysands can initially increase with confining stress This is attributed to the silt particles producing meta-stablestructures at low confining stress Thevanayagam (1998) suggest a categorisation of behaviour of silty sandswith varying degrees of fines to which different structures and grain to grain contact may lead to different un-drained behaviours including limited instability and even liquefaction Guo and Prakash (1999) suggest thatsoil fabric and aging seem to slow down pore pressure generation and that a higher percent of plastic finesmay increase the liquefaction resistance of silty soils

SITE AND MATERIAL DESCRIPTION

Glebe Mine Tailings

Fluorspar (calcium fluoride) is the only major source of fluorine and is also used in the production of a wide

range of industrial products such as pharmaceuticals glass plastics (Notholt 1971) Glebe Mine is locatedin Stoney Middleton near Chesterfield Derbyshire Operations on site consist of fluorspar mining processingand tailings disposal

Fluorspar extraction is undertaken by crushing the parent rock which is then processed as a slurry so thatdifferent minerals can be separated gravimetrically using detergents The resulting tailings are mainly compo-sed of barites (40) limestone (33) and silica (25) A summary of the Geotechnical properties of Glebe

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Mine tailings is given in Table 1 A scanning electron micrograph (SEM) is shown in Figure 1a which showsoccasional subangular coarse particles and the predominantly angular and plate-like finer particles (D50=4m)

The active disposal lagoon at the site is sub-divided with one half being used as an active sluicing pond

while the partially dewatered tailings are being recovered from the other half The excavated material is used asback-fill within the active open cast mine This releases lagoon capacity and creates a sustainable waste cycle atthe mine The bulk remoulded tailings samples used in this study were taken from the latter area of the lagoon

Skelton Grange PFA

PFA or fly-ash is a waste from pulverized coal combustion for electricity generation It is the fine residuethat is collected by mechanical or static precipitators PFA is often transported locally by producing a water-based slurry which is pumped into sedimentation lagoons for disposal Once in the lagoon the PFA quicklysettles out to form a particulate mass while the water drains away PFA particles are typical spherical rangingin diameter from gt1m to 150m and due to the rapid cooling of the flue gases consist primarily of non-crystalline particles or glasses (about 80) and only a small amount of crystalline material (Cabrera et al1986) An SEM image of Skelton Grange PFA is shown in Figure 1b where the mainly spherical particles canbe observed Amorphous particles in Figure 1b are assumed to be unburned carbon

For this study PFA was obtained from the Skelton Grange lagoons in Leeds West Yorkshire where a landfillis currently being constructed over the 50 m deep PFA lagoon Details of the site and previous field investiga-tions are included in Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (2005) Figure 2 shows an aspect of theSkelton Grange Landfill Site where PFA is the underlying strata and the embankment material and of Glebemine tailings lagoon

Figure 1 SEM images of (a) Glebe Mine Tailings and (b) Skelton Grange PFA

(a) (b)

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Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

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Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

~ ~

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021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

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~

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The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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3CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Contenido

CIENCIA FIC es una revista semestral de difusioacuten cientiacutefica y tecnoloacutegica de la Facultad de Ingenieriacutea Civilsin fines de lucro editada por la Subdireccioacuten de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten a traveacutes de la Coordinacioacuten de Investigacioacuten

Control de inundaciones en zonas urbanas caso de estudioPresa Rompe Picos ldquoCorral de Palmasrdquo ubicada en Santa CatarinaNuevo Leoacuten (Meacutexico)

5

Efecto de la temperatura sobre los paraacutemetros reoloacutegicos demorteros para hormigoacuten auto compactanteJ roncero B Barragaacuten y R Zerbino

10

Stability characteristics of hydraulically placed mine tailings andpower station 1047298y ash

19

Construccioacuten de curvas I-D-Tr a partir de registros pluviomeacutetricosGUERRA-COBI ˘ N V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZ ˘ LEZ R ABRUSTER-FLORES J L

CA Charles-Cruz

32

Estudio comparativo de dos meacutetodos de preparacioacuten de soportesde -Al

2O

3 para su impregnacioacuten con metales

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez LBautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

40

Informacioacuten para autores 51

Noticias 48

Editorial 4

6

16

22

37

45

Adrian Leonardo Ferrintildeo-Fierro Viacutector Hugo Guerra-Cobiaacuten Joseacute Luis Bruster-Flores Gerardo De Lira-Reyes

Ricardo Alberto Cavazos-Gonzaacutelez

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4 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Editorial

Las grandes ciudades modernas se enfrentan a la problemaacutetica del manejo sostenible de sus recursos hiacute-

dricos por lo que el desarrollo de la infraestructura hidraacuteulica adecuada y eficiente se hace indispensable paraello

El caso de Monterrey y su aacuterea metropolitana se encuentra inmerso en esta realidad Urbe industrial porexcelencia con maacutes de 4 millones de habitantes se enfrenta al reto diario de abastecer maacutes de 250 litros dia-rios a cada uno de sus habitantes (Servicios de Agua y Drenaje de Monterrey IPD) Para ello se cuenta confuentes de abastecimiento superficiales las cuales constan de cuatro presas asiacute como subterraacuteneas que sonbaacutesicamente 120 pozos y otras fuentes El vital liacutequido se bombea de las fuentes de abastecimiento a maacutes de200 m de altura lo que significa un gran consumo de energiacutea empleada en las estaciones bombeo

Aunado a lo anterior Monterrey se localiza en un valle rodeado de montantildeas con una orografiacutea acciden-tada lo cual genera gran cantidad de escurrimientos con velocidad importante de flujo que llegan en ciertoslugares a desbordar los afluentes naturales (riacuteos y arroyos) que cruzan la ciudad

Esta situacioacuten se vuelve cada vez maacutes criacutetica ya que la mayor parte del suelo de la ciudad esta urbanizadodejando insuficiente aacuterea para que se absorban los escurrimientos y se recarguen los acuiacuteferos

Por ello se hace imprescindible que la ciudad cuente con instituciones educativas y centros de investiga-cioacuten que generen los estudios necesarios para desarrollar la infraestructura adecuada para enfrentar este tipode problemaacutetica

Como parte de una solucioacuten integral los gobiernos federal y estatal construyeron la llamada presa ldquoRom-pepicosrdquo ubicada en el cantildeoacuten de la Huasteca su funcioacuten principal consiste en controlar y retardar los escu-rrimientos en el riacuteo Santa Catarina que cruza el aacuterea metropolitana de Monterrey Esta estructura hidraacuteulicapermite contener y regular las crecientes provocadas asociadas a eventos climaacuteticos extremos como porejemplo los huracanes Para su construccioacutense disentildeoacute un concreto especial compactado con rodillo conocidocomo CCR el cual tiene una mayor rapidez de colocacioacuten bajo calor de hidratacioacuten menor costo que losconcretos convencionales Para incrementar su durabilidad se emplearon adiciones minerales La cortina esde tipo piramidal con una altura de 70 m y 240 m de corona con capacidad para retener hasta 90 millonesde metros cuacutebicos

Esperamos que las autoridades continuacuteen construyendo obras hidraacuteulicas que minimicen los riesgos pro- vocados por lluvias intensas lo anterior en base a un plan integral regional y que a la vez puedan beneficiara la poblacioacuten asegurando principalmente el consumo humano sin dejar a un lado la sustentabilidad delecosistema

Editorial

Dr Pedro Leobardo Valdez TamezDr Gerardo Fajardo San Miguel

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Ferrintildeo-Fierro Guerra-Cobiaacuten Bruster-Flores De Lira-Reyes Cavazos-Gonzaacutelez

CONTROL DE INUNDACIONES EN ZONAS URBANAS CASO DEESTUDIO PRESA ROMPE PICOS ldquoCORRAL DE PALMASrdquo UBICADA EN

SANTA CATARINA NUEVO LEOacuteN (MEacuteXICO) Adrian Leonardo Ferrintildeo-Fierro1 Viacutector Hugo Guerra-Cobiaacuten2 Joseacute Luis Bruster-Flores1 Gerardo De Lira-Reyes2

Ricardo Alberto Cavazos-Gonzaacutelez1

1 Departamento de Hidraacuteulica del Instituto de Ing Civil 2 Centro Internacional del Agua Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Av Universidad sn CiudadUniversitaria San Nicolaacutes de los Garza CP 66451 Nuevo Leoacuten Meacutexicoaferrinoprodigynetmx victorguerracbuanledumx joseluisbrusterprodigynetmx gdeliraprodigynetmx rcavazosficuanlmx

RESUMEN

Las Presas Rompe Picos (PRP) no son muy comunes ya que su finalidad no es almacenar agua sino evitar que esta cause dantildeos a los centros depoblacioacuten En el presente artiacuteculo se describe de manera general la PRP Corral de Palma y su funcionamiento hidraacuteulico Ademaacutes se da informacioacuten sobreel funcionamiento de la PRP durante el evento extremo del huracaacuten Emily del 2005

Palabras clave Presa Rompe Picos Huracaacuten Emily Riacuteo Santa Catarina

1 INTRODUCCIOacuteN

En Meacutexico como en otros paiacuteses la falta de conocimiento del peligro por inundacioacuten en zonas urbanasalientan la ocupacioacuten de zonas aledantildeas a riacuteos (p e llanuras de inundacioacuten) Los asentamientos humanosquedan dentro de estas zonas lo cual ocasiona que la poblacioacuten sea vulnerable a los fenoacutemenos hidrometeo-roloacutegicos y en particular a los eventos extremos o atiacutepicos

Las inundaciones por desbordamientos de riacuteos son fenoacutemenos normales que forman parte del comporta-miento de los mismos y se incrementan cuando el hombre altera interfiere o invade el curso natural de estosUna inundacioacuten es el aumento acelerado del nivel de agua a lo largo de un riacuteo Ocurren con gran rapidezgenerando caudales a gran velocidad que arrasan lo que encuentran a su paso Ademaacutes pueden producir

rompimientos de estructuras de control como por ejemplo las presas Tambieacuten pueden ocasionar el desgaja-miento de laderas que pueden generar represamiento de aguas asiacute como el colapso total de los sistemas dealcantarillado pluvial en las ciudades (Berga 2006)

Por ejemplo el aacuterea metropolitana de Monterrey (AMM) se ha desarrollado en ambas maacutergenes del riacuteoSanta Catarina y a traveacutes de su historia se ha visto afectada por inundaciones (Gonzaacutelez 1973) A pesar deno encontrarse cerca de la costa es azotada eventualmente por huracanes que han dejado incalculables peacuter-didas humanas y materiales tal es el caso del huracaacuten Gilberto ocurrido en Septiembre de 1988 el huracaacutenEmily en 2005 y maacutes recientemente el huracaacuten Alex

Una manera de contener los escurrimientos pluviales provenientes de zonas de montantildeas (caso del AMM)

es a traveacutes de estructuras reguladoras como las presas En particular el tipo de presas construidas para estefin son las llamadas Presas Rompe Picos (PRP) las cuales estaacuten disentildeadas para regular la crecida disminuyendoel pico del hidrograma

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CONTROL DE INUNDACIONES EN ZONAS URBANAS CASO DE ESTUDIO PRESA ROMPE PICOSldquoCORRAL DE PALMASrdquo UBICADA EN SANTA CATARINA NUEVO LEOacuteN (MEacuteXICO)

Por otro lado debido a la posicioacuten geograacutefica del AMM y a los fenoacutemenos mencionados se construyoacute unaPRP sobre el riacuteo Santa Catarina con la finalidad de amortiguar el pico de las avenidas provocadas por eventosasociados a huracanes

El objetivo principal de los autores es dar a conocer la informacioacuten sobre el disentildeo y construccioacuten de laPRP asiacute como el comportamiento de la misma durante el evento ocasionado por el huracaacuten Emily de 2007

2 Metodologiacutea

El riacuteo Santa Catarina se origina en la Sierra Madre Oriental en los cantildeones de la Puriacutesima el Aacutelamo ySan Juan Bautista en el estado de Nuevo Leoacuten (Figura 1) El riacuteo corre por un cantildeoacuten con direccioacuten Noroestehasta las proximidades de Santa Catarina de la cual toma el nombre En este punto cambia bruscamente dedireccioacuten hacia el Sureste pasando por la Ciudad de Monterrey hasta su confluencia con el riacuteo San Juan Elriacuteo Santa Catarina pertenece a la cuenca del riacuteo San Juan en la regioacuten hidroloacutegica RH-24 El aacuterea de la cuencahasta la salida del cantildeoacuten de la Huasteca tiene una superficie aproximada de 1050 km2 y hasta la estacioacutenhidromeacutetrica Cadereyta II 18047 km2 tiene una pendiente media de 3975 El riacuteo principal fluye a traveacutesde una longitud de 1584 km con una pendiente media de 09 La precipitacioacuten media anual en la cuenca variacutea entre 400 y 800 mm de laacutemina de agua

Figura 1 Zona de estudio riacuteo Santa Catarina

Con respecto a las lluvias maacuteximas en 24 h ocurridas durante el huracaacuten Gilberto datos oficiales de laCONAGUA (Comisioacuten Nacional del Agua) registraron en las estaciones climatoloacutegicas Las Comitas El Pajo-nal La Cruz y Agua Blanca lluvias del orden de 358 326 280 y 485 mm respectivamente Asiacute mismo lasestaciones Laguna de Saacutenchez y San Joseacute de las Boquillas registraron lluvias de 345 y 260 mm todas estasdentro de la cuenca del Riacuteo Santa Catarina (Figura 2)

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Ferrintildeo-Fierro Guerra-Cobiaacuten Bruster-Flores De Lira-Reyes Cavazos-Gonzaacutelez

Figura 2 Precipitaciones extremas en la cuenca del riacuteo Santa Catarina

El objetivo especiacutefico de la presa es amortiguar las crecientes (disminuir los picos de las avenidas) provo-cadas por huracanes o lluvias de alta intensidad con lo cual se pretende mitigar los dantildeos a la poblacioacuten yevitar inundaciones en el AMM

De acuerdo con la geologiacutea del lugar y aprovechando las paredes naturales del cantildeoacuten se disentildeoacute una corti-na de tipo piramidal con una profundidad de cimentacioacuten de 40 m y 70 m de altura de pared o cortina basede 25 m de ancho y 240 m de corona Cuenta con un ducto bajo rectangular de 6 m por lado que regularaacutelas avenidas de mediana intensidad hasta de 860 m3s-1 y un vertedor de 60 m de ancho en su parte alta quepermitiraacute regular el flujo hasta de 3400 m3s-1 en conjunto

La pared aguas arriba se construyoacute a base de precolados y en la pared aguas abajo un talud escalonadode 60 cm de peralte Esta cortina tiene la capacidad de retener hasta 90 millones de metros cuacutebicos La cons-truccioacuten de esta obra se programoacute en 2 etapas la primera consistioacute en la cimentacioacuten de 40 m de profundidadconsiderando la capacidad de soporte del estrato inferior iniciando en mayo del 2002 y finalizando en marzodel 2003 La segunda etapa fue la construccioacuten de la pared de la cortina de 70 m de altura iniciando enmarzo del 2003 y finalizando en junio del 2004 siendo 26 meses la duracioacuten total de la construccioacuten de lapresa (DYCUSA 2005)

En la etapa de construccioacuten se presentaron diferentes problemaacuteticas tales como rocas de gran tamantildeo enla excavacioacuten las cuales tuvieron que ser demolidas a base de explosivos reubicacioacuten de un acueducto de 24rdquode diaacutemetro y la red de energiacutea eleacutectrica existente pero la problemaacutetica maacutes importante fue el surgimiento

de aguas subaacutelveas asiacute como la inundacioacuten provocada por el huracaacuten Keith en plena excavacioacuten utilizaacutendoseequipos de bombeo de gran capacidad para su desalojo y control

En la construccioacuten de la PRP se utilizoacute concreto compactado con rodillo (CCR) debido a su mayor rapidezde colocacioacuten bajo calor de hidratacioacuten menor costo que los concretos convencionales y faacutecil fabricacioacutenSin embargo este tipo de concreto requirioacute de un estricto control de la calidad para asegurar que las resisten-cias reales fueran las esperadas Asiacute mismo se puso especial intencioacuten en todos los aspectos de unioacuten con los

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CONTROL DE INUNDACIONES EN ZONAS URBANAS CASO DE ESTUDIO PRESA ROMPE PICOSldquoCORRAL DE PALMASrdquo UBICADA EN SANTA CATARINA NUEVO LEOacuteN (MEacuteXICO)

demaacutes elementos integrantes de la cortina para evitar las grietas entre ellos por ser elementos con diferentesmoacutedulos de elasticidad utilizando para esto concreto convencional de resistencia especial que funcionoacute comoun elemento de unioacuten

La planeacioacuten de los procedimientos de construccioacuten asiacute como la maquinaria utilizada para la fabricacioacutentraslado y vaciado del concreto hicieron posible llegar a una colocacioacuten de 4500 m3 por diacutea Otro de los as-pectos utilizados en la construccioacuten de esta presa fueron los sistemas de cimbra deslizante en la construccioacutendel vertedor los cuales se modularon en 6 tramos de 10 m de ancho con colados continuos de concreto porespacio de 48 h estas cimbras estaban equipadas con bombas hidraacuteulicas que permitieron su propia elevacioacutendel sistema lo que permitioacute cumplir con los programas establecidos

3 RESULTADOS

La avenida de disentildeo de la presa tiene las caracteriacutesticas de un tiempo pico de 430 h gasto pico de 5943m3s-1 y tiempo base de 31 h y esta responde a un anaacutelisis de frecuencias cuyos datos contemplan el generadopor el huracaacuten Gilberto

En la Figura 3 se presentan las graficas del hidrograma de entrada y salida al funcionar la presa la curva decapacidades aacuterea asiacute como la ley de descargas al conjugarse el orificio bajo y vertedor La descarga maacuteximade la presa por sus obras de excedencia es de 3400 m3s-1 lo cual indica que reduce el gasto pico en un 43 y lo retarda alrededor de 12 h

Figura 3 Funcionamiento hidraacuteulico de la PRP para el evento del huracaacuten Emily

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9CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Ferrintildeo-Fierro Guerra-Cobiaacuten Bruster-Flores De Lira-Reyes Cavazos-Gonzaacutelez

Figura 4 Vista aeacuterea de la PRP Corral de Palmas despueacutes del evento del huracaacuten Emily

4 CONCLUSIONES

Este tipo de obras hidraacuteulicas son poco comunes por su elevado costo y funcionamiento solo en grandeseventos extraordinarios no almacenan agua para ninguacuten uso solo la retienen temporalmente para reducir el

pico de las crecientes (Figura 4) pero cuando las zonas urbanas que protegen son tan grandes y motores dedesarrollo de un paiacutes o regioacuten es importante que se vea como una inversioacuten de seguridad a la comunidad yno como un gasto excesivo El costo total de esta obra fue del orden de 46 millones de doacutelares un costoque vale la pena ya que se han invertido mayores cantidades a lo largo de la historia de esta zona urbana enremediacioacuten de dantildeos por inundaciones

Finalmente la presa cumplioacute con su objetivo ya que el 20 de julio del 2005 ocurrioacute el huracaacuten Emily contrayectoria semejante a Gilberto pero este huracaacuten no se presentoacute con la intensidad de lluvia requerida parahacer funcionar el vertedor y solo se reguloacute alrededor de 10000000 m3 haciendo descargar la presa soacutelopor el ducto inferior regulando la creciente y mitigando totalmente los riesgos de inundacioacuten en la AMM Enla Figura 3 se observa una imagen de la presa horas despueacutes de este evento

REFERENCIAS

1 Berga L (2006) ldquoEl papel de las presas en la mitigacioacuten de las inundaciones The role of dams in flood mitigationrdquo Revista Ingenieriacutea CivilCEDEX ISBN 0213-8468 Edicioacuten Nordm 144 pp 7-13 Enero 2007

2 Desarrollo y Construcciones Urbanas SA DE CV (DYCUSA) httpwwwdycusacom consulta realizada en noviembre de 2007

3 Gonzaacutelez G R (1973) La lluvia en Monterrey Nuevo Leoacuten Estudio cronoloacutegico y probabiacutelistico Boletiacuten bimestral de la divisioacuten de cienciasagropecuarias y mariacutetimas de ITESM 1471-7

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10 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROSREOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTO

COMPACTANTE

J roncero1B Barragaacuten2 y R Zerbino3

1 BASF Construction Chemicals Espantildea SL 2 Dpto de Ingenieriacutea de la Construccioacuten Universitat Politegravecnica de Catalunya Espantildea 3 CONICET-LEMIT-Facultadde Ingenieriacutea UNLP La Plata Argentina

RESUMEN

La temperatura ambiental puede alterar significativamente el comportamiento en fresco del Hormigoacuten Autocompactante (HAC) y portanto afectar la calidad durante la produccioacuten En este trabajo se presentan los resultados de un estudio experimental en el que se evaluoacute elefecto de la variacioacuten de la temperatura dentro de un amplio intervalo (10-40ordm C) sobre las propiedades del mortero en estado fresco Paraello se tomaron como referencia las proporciones de los materiales componentes empleadas para preparar HAC La evaluacioacuten contempla elanaacutelisis de los paraacutemetros reoloacutegicos baacutesicos (tensioacuten umbral y viscosidad) y ensayos ingenieriles (mesa de sacudidas modificado) Los resul-tados muestran una gran influencia de la temperatura tanto en la viscosidad plaacutestica como en el valor de la tensioacuten umbral lo que permiteconcluir que su efecto no debe despreciarse a la hora de producir HAC

1 Introduccioacuten

Al igual que en el hormigoacuten convencional en el hormigoacuten autocompactante (HAC) la temperatura eltiempo de espera y las condiciones en las que se mantiene el material durante ese tiempo de espera (reposo oagitacioacuten) afectaraacuten significativamente la trabajabilidad o autocompactabilidad del hormigoacuten Al estudiar losefectos de estos paraacutemetros conjunta o separadamente se observoacute una notable influencia de dichos condi-cionantes sobre diferentes tipos de HAC (Zerbino et al 2006)

Es habitual que debido fundamentalmente a los distintos tipos de cementos adiciones y aditivos quiacutemicosque pueden emplearse en la fabricacioacuten del hormigoacuten no pueden generalizarse los diferentes comportamien-tos recogidos en la bibliografiacutea siendo necesario realizar evaluaciones en funcioacuten de los materiales con losque realmente se trabajaraacute En este sentido los ensayos sobre morteros representan una herramienta sencillapara poder evaluar raacutepida y efectivamente la respuesta de las diferentes combinaciones

Los efectos de la temperatura sobre la tensioacuten umbral y la viscosidad de los morteros y la influenciadel tipo de cemento y superplastificante han sido estudiados anteriormente por ejemplo se ha verificadouna importante influencia de la temperatura sobre los paraacutemetros reoloacutegicos incluso mostrando resultadosambiguos para diferentes combinaciones superplastificante-cemento (Golaszewski 2006) A partir de otrosestudios (Hammer y Wallevik 2005) surgioacute que no se debe esperar que la consistencia de una pasta esteacute

directamente relacionada con la del hormigoacuten obtenido con la misma sin embargo es de esperar una mejorcorrelacioacuten entre los paraacutemetros reoloacutegicos del mortero y del hormigoacuten elaborado con el mismo conjunto demateriales

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11CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Si bien la potencia de las medidas reoloacutegicas obtenidas mediante viscosiacutemetros es indiscutible (auacuten con la variabilidad que existe entre los resultados de diferentes equipos) los ensayos ingenieriles resultan de granintereacutes praacutectico ya que muchas veces brindan valores posibles de ser relacionados con los paraacutemetros reoloacute-gicos baacutesicos como lo son la tensioacuten umbral y la viscosidad plaacutestica

En este trabajo se estudia la influencia de la temperatura el transcurso del tiempo y las condiciones demantenimiento sobre la fase mortero de dos mezclas de HAC Cabe notar que sobre dichos hormigones serealizaron estudios equivalentes que se presentan en forma paralela (Zerbino et al 2008) trabajando con valores de temperatura similares y los mismos tipos de materiales componentes Entre los resultados se inclu- yen los paraacutemetros reoloacutegicos obtenidos mediante un reoacutemetro y se analizan conjuntamente con el comporta-miento observado en el ensayo de la mesa de sacudidas pero en este caso sin imprimir golpes De manerageneral se ha observado que la temperatura ambiental y de los materiales tiene una gran influencia sobre laspropiedades en fresco del mortero y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo que los paraacutemetros reo-loacutegicos variacutean significativamente en el tiempo por el efecto de la temperatura y que la presencia de agitacioacutenmodifica las propiedades en estado fresco

2 DETALLES EXPERIMENTALES

Los morteros fueron preparados empleando los mismos materiales y tomando en consideracioacuten las propor-ciones utilizadas en dos HACs (Zerbino et al 2008) Seguacuten se indica en la Tabla 1 estas mezclas difierenbaacutesicamente en el tamantildeo maacuteximo del aacuterido utilizado Se emplearon aacuteridos calizos de machaqueo cementoCEM I 425R y dos superplastificantes diferentes ambos de base policarboxilato designados como SP1 (Gle-nium C355) y SP2 (Glenium C303 SCC) La principal diferencia entre ambos aditivos radica en que mientrasSP1 es un superplastificante puro SP2 incorpora en su formulacioacuten un aditivo modificador de viscosidad(cohesionante) con el fin de mejorar la estabilidad frente a segregacioacuten yo exudacioacuten

Conforme muestra la Tabla 1 para fabricar los HAC se habiacutea empleado una mezcla de dos arenas detamantildeos 0-2 mm y 0-4 mm en las proporciones 64 y 36 respectivamente La granulometriacutea de dichasarenas y la curva compuesta se muestran en la Figura 1 Para realizar los estudios sobre morteros las arenasse mezclaron en la proporcioacuten indicada y posteriormente la mezcla se tamizoacute con un tamiz de 2 mm ya quees el tamantildeo maacuteximo de partiacutecula que admite el reoacutemetro

Tabla 1 Proporciones (kgm3) de los hormigones (Zerbino et al 2006) empleados como referencia para preparar los morteros

Tipo de HormigoacutenHAC-12 HAC-20

CEM I 425R 362 334

Filler 109 100

Arena 0-2 mm 710 602

Arena 0-5 mm 398 337

Grava 5-12 mm 526 447

Grava 12-18 mm --- 328

Agua 181 167

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12 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Para evaluar los paraacutemetros reoloacutegicos de los morteros se empleoacute un reoacutemetro Viskomat NT de Schlei-binger con control de temperatura mediante recirculacioacuten de agua La Tabla 2 muestra la dosificacioacuten de losmorteros obtenida con base en la de los hormigones indicados en la Tabla 1 considerando la fraccioacuten de lasarenas menor que 2 mm

Se adoptaron como temperaturas de ensayo las de 10 20 30 y 40 ordmC Los materiales se mantuvieron 24horas a la temperatura de ensayo previo a la realizacioacuten de los mismos

Los morteros se prepararon a la temperatura ambiente y una vez fabricados se mantuvieron a la tem-peratura requerida en nevera o estufa seguacuten procediacutea Se evaluoacute la evolucioacuten durante 60 minutos de laspropiedades en fresco considerando dos situaciones diferentes agitacioacuten constante y reposo Los morterosmantenidos en reposo fueron agitados durante 1 minuto antes de cada medida

La fluidez se determinoacute empleando el meacutetodo de la mesa de sacudidas (UNE 83811) midiendo el diaacute-metro medio del mortero una vez levantado el cono con la diferencia de que el mortero no fue compactado

Tabla 2 Composicioacuten de los morteros (kgm3)

CEM I 425R 527

Mezcla de Arenas 0-2 0-5 mm con Oslash lt 2 mm 1449

filler 158

Agua 255 (ac = 048)

Superplastifi

cante 11 (spc = 209)

Figura 1 Distribucioacuten granulomeacutetrica de las arenas para fabricar los morteros

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13CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

mediante golpes como se describe en la norma Los resultados se expresan como porcentaje de consistenciatal y como indica la norma

En los ensayos con el reoacutemetro el mortero se somete a una velocidad de giro creciente hasta 150 rpm en

3 minutos donde ademaacutes se consigue estabilizar la temperatura mediante recirculacioacuten de agua La medi-cioacuten de los paraacutemetros reoloacutegicos se realizoacute empleando la rampa decreciente cuya duracioacuten es tambieacuten de 3minutos Todas las determinaciones tanto la mesa de sacudidas como los paraacutemetros reoloacutegicos se realizaronal finalizar el mezclado a los 30 y a los 60 minutos

3 RESULTADOS Y DISCUSION

31 La consistencia

Los resultados de consistencia obtenidos con la mesa de sacudidas para los dos superplastificantes estu-diados y su evolucioacuten en el tiempo se muestran en la Figura 2 Es posible observar que con ambos aditivosse da el fenoacutemeno de refluidificacioacuten a bajas temperaturas siendo maacutes acusado en presencia de agitacioacutenespecialmente a 20deg C Este fenoacutemeno se manifiesta por un aumento de la consistencia del mortero especial-mente durante los primeros 30 minutos despueacutes de su fabricacioacuten y esto se atribuye a una lenta adsorcioacuten deladitivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento En los morteros preparados a 10deg C se mantienela fluidez auacuten a los 60 minutos mientras que los expuestos a 20deg C comienzan a perder fluidez luego de 30minutos

Tambieacuten se aprecia que la fluidez a 10deg C fue menor que a 20deg C lo que resulta consistente con las ob-servaciones de otros autores (Pellerin et al 2005) y con los resultados sobre HACs elaborados con el mismo

tipo de materiales (Zerbino et al 2008) Por encima de los 20deg C la consistencia inicial se mantiene praacutecti-camente constante

A temperaturas superiores a los 30deg C no se observa el fenoacutemeno de refluidificacioacuten y los morteros expe-rimentan como era de esperar una notable peacuterdida de consistencia con el tiempo En general en presenciade agitacioacuten constante la peacuterdida de consistencia es mucho mayor que en el caso de los morteros que semantienen en reposo este hecho ha de tenerse en consideracioacuten para el uso y la aplicacioacuten del HAC

32 Los paraacutemetros reoloacutegicos

Los paraacutemetros reoloacutegicos se evaluaron al mismo tiempo que la consistencia La Figura 3 muestra el efecto

de la temperatura en el comportamiento reoloacutegico de los morteros preparados con los dos superplastificantesjusto despueacutes de su fabricacioacuten Se observa que la temperatura influye significativamente en la viscosidad plaacutes-tica (relacionada con la pendiente del graacutefico momento torsor-velocidad) sin afectar tanto la tensioacuten umbral(relacionada con la ordenada en el origen) Estos resultados siguen una tendencia similar a la anteriormenteobservada sobre los HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

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14 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Figura 2 Evolucioacuten de la consistencia de los morteros en funcioacuten de la temperatura de ensayo en presencia o no de agitacioacuteny de alguacuten tipo de superplastificante

Figura 3 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de los morteros fabricados con los superplastificantes SP1 y SP2 justodespueacutes de su fabricacioacuten

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15CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

En la Figura 4 se muestra a modo de ejemplo la evolucioacuten durante 60 minutos de la respuesta reoloacutegicadel mortero preparado con SP1 y sometido a de agitacioacuten constante Se aprecian pocos cambios a 10deg Ccon ligeras modificaciones en los paraacutemetros reoloacutegicos durante la primera hora a los 20degC se verifica unincremento de la viscosidad y de la tensioacuten umbral entre las curvas obtenidas a 30 y a 60 minutos mientras

que en los expuestos a 30 oacute 40deg C se verifica un cambio substancial en las medidas del reoacutemetro

Una raacutepida observacioacuten permite verificar que el efecto de la temperatura en las propiedades en estadofresco es notable tanto en la consistencia (Figura 2) como en los paraacutemetros reoloacutegicos Como era previsibleel efecto fue maacutes significativo a altas temperaturas Para facilitar el anaacutelisis en las Figuras 5 y 6 se representancon base en las curvas del momento torsor vs la velocidad obtenidas mediante el reoacutemetro para los mor-teros con SP1 y SP2 respectivamente la evolucioacuten de la ordenada en el origen (relacionada con la tensioacutenumbral) y de la pendiente (relacionada con la viscosidad plaacutestica)

Considerando cada mortero se observa poca variacioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen durantelos primeros 30 minutos en especial en los morteros a menor temperatura Posteriormente el valor se mo-difica a medida que pasa el tiempo y a mayor temperatura Tambieacuten se verifica el efecto significativo que tienela agitacioacuten sobre la viscosidad Se aprecian diferencias importantes en la pendiente de las curvas momentotorsor vs velocidad cuando se las compara con los mismos morteros mantenidos sin agitacioacuten Sin embargocomo tambieacuten lo muestran las Figuras 5 y 6 la agitacioacuten no influye de forma tan marcada en la ordenada en elorigen (tensioacuten umbral) confirmando los resultados obtenidos a nivel de HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

El fenoacutemeno de refluidificacioacuten indicado por un aumento de consistencia de los morteros durante los pri-meros 30 minutos que fuera especialmente observado cuando el material fue expuesto a baja temperaturase puede relacionar en el nivel reoloacutegico con una disminucioacuten de la tensioacuten de corte umbral El efecto seobserva con claridad en los morteros con SP2 mantenidos con agitacioacuten a 10deg C

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16 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Comparando morteros expuestos a diferentes temperaturas se observa que la ordenada al origen tiendea disminuir entre 10 y 40 ordmC En general no se encontraron marcadas diferencias entre los dos aditivos em-pleados sin embargo mientras la pendiente inicial de las curvas es similar en los morteros con SP1 (creceligeramente a 40 ordmC sin agitar y posee un miacutenimo para 20 ordmC agitado (Figura 5) esta muestra una tendenciacreciente con la temperatura en los morteros con SP2 (Figura 6)

En siacutentesis los resultados confirman que la temperatura constituye un factor que puede incrementar cierta

variabilidad en las propiedades de morteros y HAC Los cambios durante la primera hora parecen ser menoresa temperaturas intermedias en este caso 20 ordmC Para temperaturas maacutes elevadas se encontraron valores detensioacuten umbral decrecientes y niveles de consistencia y viscosidad similares sin embargo dichas propiedadesse modifican raacutepidamente a lo largo del tiempo en especial si las mezclas se mantienen agitadas En el otroextremo a bajas temperaturas puede ocurrir una refluidificacioacuten que se contrapone a la peacuterdida de fluidez tiacute-pica de las mezclas con cemento portland La influencia de ambos fenoacutemenos no es independiente del estadode agitacioacuten y consecuentemente tambieacuten es previsible una mayor variabilidad a bajas temperaturas

Figura 4 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro del mortero fabricado con el superplastificante SP1 a 10 20 30 y 40ordm C y su evolucioacutendurante 60 minutos

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17CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Figura 5 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP1

Figura 6 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP2

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18 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

4 CONCLUSIONES

Se estudioacute el efecto de la temperatura y de las condiciones de mantenimiento durante la primera hora enel comportamiento reoloacutegico de morteros caracteriacutesticos de HAC Dentro del intervalo de los paraacutemetros los

materiales y las variables estudiadas se pueden extraer las siguientes conclusiones

- La temperatura ambiental y la de los materiales tiene una gran influencia sobre las propiedades en frescodel material y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo En este sentido las temperaturas bajas (lt 20ordmC) pueden favorecer fenoacutemenos de refluidificacioacuten que pueden justificarse con base en una menor velocidadde adsorcioacuten del aditivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento Las temperaturas altas (gt 30 ordmC)pueden aumentar la fluidez inicial pero favorecen la peacuterdida de movilidad con sus consecuentes implicacionespraacutecticas de gran relevancia para el HAC

- Los efectos se verificaron tanto en determinaciones de tipo ingenieril (ensayo de consistencia) como en larespuesta reoloacutegica (reoacutemetro) Los paraacutemetros reoloacutegicos variaron significativamente en el tiempo conformecon la variacioacuten de temperatura Tanto la viscosidad plaacutestica como la tensioacuten umbral aumentaron durante laprimera hora aunque en los primeros 30 minutos el efecto sobre la viscosidad fue maacutes notorio

- Las condiciones de mantenimiento de las mezclas influyen significativamente sobre las propiedades enestado fresco Se encontroacute que en especial la viscosidad plaacutestica se modifica en mayor medida cuando losmorteros se someten a agitacioacuten perioacutedica

5 Agradecimientos

Los autores agradecen el soporte brindado a traveacutes del proyecto de investigacioacuten ldquoHabitat 2030 Ma-

teriales y componentesrdquo (PSS 11-2005 PSE-380000-2006-4 PSE-380000-2007-1) financiado por elMinisterio de Educacioacuten y Ciencia

Referencias

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2 HAMMER TA y WALLEVIK JE (2005) On the correlations between rheology of paste mortar and concrete en Proc 2nd North American Conference on theDesign and Use of Self- Consolidating Concrete and 4th Int RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete Ed SP Shah pp 615-620

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19CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINETAILINGS AND POWER STATION FLY ASH

CA Charles-Cruz

School of Civil Engineering Autonomous University of Nuevo Leon Mexico (FIC-UANL)Researcher of the National Researchers Systems-Candidate LevelMember of the Concrete Technology Academic Body (FIC-UANL)

RESUMEN

Las partiacuteculas de desecho dentro de los intervalos de tamantildeo de limo fino tienen una disposicioacuten final en la que frecuentemente se mezclan con aguapara formar un lodo que se bombea a depoacutesitos donde ocurre la sedimentacioacuten de los soacutelidos El lsquosuelorsquo que resulta de esta operacioacuten tiene una estructuramuy suelta que lo hace difiacutecil extraer muestras y realizar pruebas Existe un intereacutes diverso en el comportamiento de estos materiales por ejemplo parael desarrollo posterior de aacutereas en las que se encuentran depositados

Este artiacuteculo describe la preparacioacuten de muestras muy sueltas de ceniza volante y de jales de mineriacutea de la produccioacuten de fluorita en un intento porreplicar la estructura de los rellenos depositados hidraacuteulicamente Tambieacuten se presentan aquiacute resultados parciales del programa de pruebas triaxiales rea-lizadas en estos materiales Se describen las dificultades de la preparacioacuten de las muestras asiacute como de la medicioacuten del e

max Se discute el uso del iacutendice

de dilatancia propuesto por Bolton (1986) para describir el comportamiento de estos depoacutesitos y se concluye que podriacutea necesitar cierta adaptacioacuten parasu uso en estos materiales El material presenta diversos grados de inestabilidad cuando se sujeta a cargas no drenadas lo cual puede depender del nivelde esfuerzos normales de la forma de las partiacuteculas y de la distribucioacuten de los tamantildeos

Palabras clave

rellenos hidraacuteulicos licuacioacuten dilatancia iacutendice relativo de dilatancia

ABSTRACT

Fine silt-sized waste particles are often disposed of by being mixed with water pumped to a void and allowed to sediment The resulting lsquosoilrsquo has avery loose structure which makes it difficult to sample and test There is interest in the behavior of these materials eg for redevelopment

This paper describes the preparation of very loose samples of pulverized fuel ash and mine tailings from fluorspar production in an attempt to replicatethe structure of hydraulically deposited fills The preliminary results of triaxial tests are also presented

Difficulties in sample preparation and measuring emax are described The use of Boltonrsquos (1986) relative dilatancy index to describe the behavior ofsuch deposits is discussed and it is concluded that it may need adapting for use with these materials The materials display varying degrees of instability inundrained loading that may be dependent on stress level and particle shape and size distribution

Keywords hydraulic fills liquefaction dilatancy relative dilatancy index

INTRODUCCIOacuteN

Hydraulically placed fills are a common form of disposal for industrial operations that generate largeamounts of fine-grained inert solid waste Such wastes are mixed with water and pumped as flowable slurryinto impoundments An inherent characteristic of the freshly sedimented material is its very open and loosestructure

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20 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Interest arises in the behavior of these very loose deposits both when evaluating the stability of impound-ment facilities and when considering the redevelopment potential of disposal sites For this reason there isgreat interest in the classification shear strength and compressibility behavior of such fills

This paper presents the results of index and triaxial tests on two hydraulically placed fill materials calciumfluoride (fluorspar) mine tailings from Glebe Mine Chesterfield Derbyshire and pulverized fuel ash (PFA) fromSkelton Grange Leeds West Yorkshire These materials were selected as representing two extremes of particleshape angular and rounded Due to the very loose nature of the deposits it was not possible to recover evennotionally undisturbed samples for testing therefore water pluviation of either initially dry material or slurrywas used to prepare samples for consolidation and triaxial testing

BACKGROUND

Interest in the geotechnical behavior of hydraulic fills may be broadly categorized as design and optimiza-tion of production and impoundment sites environmental impact and environmental risks of impoundments(including embankment safety) hydrogeological issues and site reuse These materials are typically of silt sizeDifficulty in investigating the geotechnical properties of hydraulic fills lies also in their heterogeneity Variationsover time arise due to changes in the mineral composition of the parent rock the minerals being extracted andthe methods of separation (crushing grinding use of surfactants etc) In addition the type of slurry deposi-tion (single point discharge or multiple point discharge) influences spatial variations within the impoundmentThis variability will affect the analysis of one site but also makes comparison between sites very difficult

The geotechnical properties of several different types of tailings can be found in the literature includingalumina red mud copper tailings (Qiu and Sego 2001) gold tailings (Stone et al 1994) and bauxite (Con-soli and Sills 2000) These papers focus on consolidation characteristics hydraulic conductivity and liquefac-

tion susceptibility due to their importance in impoundment design

The study of the engineering characteristics of PFA as a general fill can be traced back to the work on theuse of PFA as an embankment material by Raymond (1958) and Knight (1960) McLaren and DiGioia (1987)Gray and Lin (1972) Leonards and Bailey (1982) Martin et al (1990) Toth et al (1988) Parylak (1992)Okumura et al (1996) and Trivedi and Sud (1999b) also describe the use and engineering properties of PFAThere has also been work on the collapse behaviour of loose PFA deposits (Henau and Thijs 1985 Trivediand Sud 1999a)

It can be very difficult to take undisturbed samples of hydraulically placed fill because any disturbance(including stress relief at the bottom of a cased borehole) can lead to strength loss in loose non-cohesive de-

posits and instability of the base of any borehole Where the fill is very loose it is impossible to recover evennotionally undisturbed samples for laboratory testing which can hinder the correct characterization of suchdeposits Correlation between field and laboratory tests has been attempted to overcome this limitation egseismic cone penetration testing (SCPT) by Woeller et al (1996) piezocone testing by Davies (1999) andcone penetration testing (CPT) by Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (in press) Another approachto this difficulty has been to calibrate theoretical numerical models using either centrifugal model tests (Stone

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CA Charles-Cruz

et al 1994) or field studies (Consoli and Sills 2000) Theoretical modeling studies using large strain conso-lidation theory have been conducted by Cargill (1984) and Seneviratne et al (1996)

Hydraulically placed fills and embankments are susceptible to liquefaction under monotonic or cyclic loads

(see eg Fourie et al 2000 Ishihara 1993) As generally defined liquefaction is a sudden loss of shearstrength due to a rapid increase in pore water pressure The study of liquefaction phenomena in sands hasbeen extensive and there are a variety of empirical and theoretical approaches to assess liquefaction potential(Ng et al 2004 Verdugo and Ishihara 1996) However there has been less research on the effect of finesin the liquefaction process and on the study of this phenomenon for silty or clayey soils Finn et al (1994) at-tempt to summarise the effects of fines content on liquefaction resistance for both non-plastic and plastic finegrained soils According to their guidelines for non-plastic fines there is an increase in liquefaction resistancefor a silty sand compared to clean sand with same normalized standard penetration resistance (N1)60 thereis a decrease in liquefaction resistance with increasing fines content for materials with same gross void ratioand materials with the same void ratio in the sand skeleton have the same liquefaction resistance For the caseof plastic fines the modified Chinese criteria (after Finn et al op cit) suggest that soils that satisfy all fourrequirements ie

bull finer than 0005 mm le 10bull Liquid limit le 36bull Natural water contentge 092 LLbull Liquidity index IL le 07

are susceptible to liquefaction Yamamuro and Lade (1998) suggest that unlike the behaviour of cleansands where susceptibility to liquefaction increases with confining stress the liquefaction resistance of siltysands can initially increase with confining stress This is attributed to the silt particles producing meta-stablestructures at low confining stress Thevanayagam (1998) suggest a categorisation of behaviour of silty sandswith varying degrees of fines to which different structures and grain to grain contact may lead to different un-drained behaviours including limited instability and even liquefaction Guo and Prakash (1999) suggest thatsoil fabric and aging seem to slow down pore pressure generation and that a higher percent of plastic finesmay increase the liquefaction resistance of silty soils

SITE AND MATERIAL DESCRIPTION

Glebe Mine Tailings

Fluorspar (calcium fluoride) is the only major source of fluorine and is also used in the production of a wide

range of industrial products such as pharmaceuticals glass plastics (Notholt 1971) Glebe Mine is locatedin Stoney Middleton near Chesterfield Derbyshire Operations on site consist of fluorspar mining processingand tailings disposal

Fluorspar extraction is undertaken by crushing the parent rock which is then processed as a slurry so thatdifferent minerals can be separated gravimetrically using detergents The resulting tailings are mainly compo-sed of barites (40) limestone (33) and silica (25) A summary of the Geotechnical properties of Glebe

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Mine tailings is given in Table 1 A scanning electron micrograph (SEM) is shown in Figure 1a which showsoccasional subangular coarse particles and the predominantly angular and plate-like finer particles (D50=4m)

The active disposal lagoon at the site is sub-divided with one half being used as an active sluicing pond

while the partially dewatered tailings are being recovered from the other half The excavated material is used asback-fill within the active open cast mine This releases lagoon capacity and creates a sustainable waste cycle atthe mine The bulk remoulded tailings samples used in this study were taken from the latter area of the lagoon

Skelton Grange PFA

PFA or fly-ash is a waste from pulverized coal combustion for electricity generation It is the fine residuethat is collected by mechanical or static precipitators PFA is often transported locally by producing a water-based slurry which is pumped into sedimentation lagoons for disposal Once in the lagoon the PFA quicklysettles out to form a particulate mass while the water drains away PFA particles are typical spherical rangingin diameter from gt1m to 150m and due to the rapid cooling of the flue gases consist primarily of non-crystalline particles or glasses (about 80) and only a small amount of crystalline material (Cabrera et al1986) An SEM image of Skelton Grange PFA is shown in Figure 1b where the mainly spherical particles canbe observed Amorphous particles in Figure 1b are assumed to be unburned carbon

For this study PFA was obtained from the Skelton Grange lagoons in Leeds West Yorkshire where a landfillis currently being constructed over the 50 m deep PFA lagoon Details of the site and previous field investiga-tions are included in Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (2005) Figure 2 shows an aspect of theSkelton Grange Landfill Site where PFA is the underlying strata and the embankment material and of Glebemine tailings lagoon

Figure 1 SEM images of (a) Glebe Mine Tailings and (b) Skelton Grange PFA

(a) (b)

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CA Charles-Cruz

Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

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CA Charles-Cruz

Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

~ ~

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

~

~

~

~

~

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27CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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28 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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30 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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31CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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34 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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35CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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36 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

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10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

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UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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4 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Editorial

Las grandes ciudades modernas se enfrentan a la problemaacutetica del manejo sostenible de sus recursos hiacute-

dricos por lo que el desarrollo de la infraestructura hidraacuteulica adecuada y eficiente se hace indispensable paraello

El caso de Monterrey y su aacuterea metropolitana se encuentra inmerso en esta realidad Urbe industrial porexcelencia con maacutes de 4 millones de habitantes se enfrenta al reto diario de abastecer maacutes de 250 litros dia-rios a cada uno de sus habitantes (Servicios de Agua y Drenaje de Monterrey IPD) Para ello se cuenta confuentes de abastecimiento superficiales las cuales constan de cuatro presas asiacute como subterraacuteneas que sonbaacutesicamente 120 pozos y otras fuentes El vital liacutequido se bombea de las fuentes de abastecimiento a maacutes de200 m de altura lo que significa un gran consumo de energiacutea empleada en las estaciones bombeo

Aunado a lo anterior Monterrey se localiza en un valle rodeado de montantildeas con una orografiacutea acciden-tada lo cual genera gran cantidad de escurrimientos con velocidad importante de flujo que llegan en ciertoslugares a desbordar los afluentes naturales (riacuteos y arroyos) que cruzan la ciudad

Esta situacioacuten se vuelve cada vez maacutes criacutetica ya que la mayor parte del suelo de la ciudad esta urbanizadodejando insuficiente aacuterea para que se absorban los escurrimientos y se recarguen los acuiacuteferos

Por ello se hace imprescindible que la ciudad cuente con instituciones educativas y centros de investiga-cioacuten que generen los estudios necesarios para desarrollar la infraestructura adecuada para enfrentar este tipode problemaacutetica

Como parte de una solucioacuten integral los gobiernos federal y estatal construyeron la llamada presa ldquoRom-pepicosrdquo ubicada en el cantildeoacuten de la Huasteca su funcioacuten principal consiste en controlar y retardar los escu-rrimientos en el riacuteo Santa Catarina que cruza el aacuterea metropolitana de Monterrey Esta estructura hidraacuteulicapermite contener y regular las crecientes provocadas asociadas a eventos climaacuteticos extremos como porejemplo los huracanes Para su construccioacutense disentildeoacute un concreto especial compactado con rodillo conocidocomo CCR el cual tiene una mayor rapidez de colocacioacuten bajo calor de hidratacioacuten menor costo que losconcretos convencionales Para incrementar su durabilidad se emplearon adiciones minerales La cortina esde tipo piramidal con una altura de 70 m y 240 m de corona con capacidad para retener hasta 90 millonesde metros cuacutebicos

Esperamos que las autoridades continuacuteen construyendo obras hidraacuteulicas que minimicen los riesgos pro- vocados por lluvias intensas lo anterior en base a un plan integral regional y que a la vez puedan beneficiara la poblacioacuten asegurando principalmente el consumo humano sin dejar a un lado la sustentabilidad delecosistema

Editorial

Dr Pedro Leobardo Valdez TamezDr Gerardo Fajardo San Miguel

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5CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Ferrintildeo-Fierro Guerra-Cobiaacuten Bruster-Flores De Lira-Reyes Cavazos-Gonzaacutelez

CONTROL DE INUNDACIONES EN ZONAS URBANAS CASO DEESTUDIO PRESA ROMPE PICOS ldquoCORRAL DE PALMASrdquo UBICADA EN

SANTA CATARINA NUEVO LEOacuteN (MEacuteXICO) Adrian Leonardo Ferrintildeo-Fierro1 Viacutector Hugo Guerra-Cobiaacuten2 Joseacute Luis Bruster-Flores1 Gerardo De Lira-Reyes2

Ricardo Alberto Cavazos-Gonzaacutelez1

1 Departamento de Hidraacuteulica del Instituto de Ing Civil 2 Centro Internacional del Agua Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Av Universidad sn CiudadUniversitaria San Nicolaacutes de los Garza CP 66451 Nuevo Leoacuten Meacutexicoaferrinoprodigynetmx victorguerracbuanledumx joseluisbrusterprodigynetmx gdeliraprodigynetmx rcavazosficuanlmx

RESUMEN

Las Presas Rompe Picos (PRP) no son muy comunes ya que su finalidad no es almacenar agua sino evitar que esta cause dantildeos a los centros depoblacioacuten En el presente artiacuteculo se describe de manera general la PRP Corral de Palma y su funcionamiento hidraacuteulico Ademaacutes se da informacioacuten sobreel funcionamiento de la PRP durante el evento extremo del huracaacuten Emily del 2005

Palabras clave Presa Rompe Picos Huracaacuten Emily Riacuteo Santa Catarina

1 INTRODUCCIOacuteN

En Meacutexico como en otros paiacuteses la falta de conocimiento del peligro por inundacioacuten en zonas urbanasalientan la ocupacioacuten de zonas aledantildeas a riacuteos (p e llanuras de inundacioacuten) Los asentamientos humanosquedan dentro de estas zonas lo cual ocasiona que la poblacioacuten sea vulnerable a los fenoacutemenos hidrometeo-roloacutegicos y en particular a los eventos extremos o atiacutepicos

Las inundaciones por desbordamientos de riacuteos son fenoacutemenos normales que forman parte del comporta-miento de los mismos y se incrementan cuando el hombre altera interfiere o invade el curso natural de estosUna inundacioacuten es el aumento acelerado del nivel de agua a lo largo de un riacuteo Ocurren con gran rapidezgenerando caudales a gran velocidad que arrasan lo que encuentran a su paso Ademaacutes pueden producir

rompimientos de estructuras de control como por ejemplo las presas Tambieacuten pueden ocasionar el desgaja-miento de laderas que pueden generar represamiento de aguas asiacute como el colapso total de los sistemas dealcantarillado pluvial en las ciudades (Berga 2006)

Por ejemplo el aacuterea metropolitana de Monterrey (AMM) se ha desarrollado en ambas maacutergenes del riacuteoSanta Catarina y a traveacutes de su historia se ha visto afectada por inundaciones (Gonzaacutelez 1973) A pesar deno encontrarse cerca de la costa es azotada eventualmente por huracanes que han dejado incalculables peacuter-didas humanas y materiales tal es el caso del huracaacuten Gilberto ocurrido en Septiembre de 1988 el huracaacutenEmily en 2005 y maacutes recientemente el huracaacuten Alex

Una manera de contener los escurrimientos pluviales provenientes de zonas de montantildeas (caso del AMM)

es a traveacutes de estructuras reguladoras como las presas En particular el tipo de presas construidas para estefin son las llamadas Presas Rompe Picos (PRP) las cuales estaacuten disentildeadas para regular la crecida disminuyendoel pico del hidrograma

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6 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONTROL DE INUNDACIONES EN ZONAS URBANAS CASO DE ESTUDIO PRESA ROMPE PICOSldquoCORRAL DE PALMASrdquo UBICADA EN SANTA CATARINA NUEVO LEOacuteN (MEacuteXICO)

Por otro lado debido a la posicioacuten geograacutefica del AMM y a los fenoacutemenos mencionados se construyoacute unaPRP sobre el riacuteo Santa Catarina con la finalidad de amortiguar el pico de las avenidas provocadas por eventosasociados a huracanes

El objetivo principal de los autores es dar a conocer la informacioacuten sobre el disentildeo y construccioacuten de laPRP asiacute como el comportamiento de la misma durante el evento ocasionado por el huracaacuten Emily de 2007

2 Metodologiacutea

El riacuteo Santa Catarina se origina en la Sierra Madre Oriental en los cantildeones de la Puriacutesima el Aacutelamo ySan Juan Bautista en el estado de Nuevo Leoacuten (Figura 1) El riacuteo corre por un cantildeoacuten con direccioacuten Noroestehasta las proximidades de Santa Catarina de la cual toma el nombre En este punto cambia bruscamente dedireccioacuten hacia el Sureste pasando por la Ciudad de Monterrey hasta su confluencia con el riacuteo San Juan Elriacuteo Santa Catarina pertenece a la cuenca del riacuteo San Juan en la regioacuten hidroloacutegica RH-24 El aacuterea de la cuencahasta la salida del cantildeoacuten de la Huasteca tiene una superficie aproximada de 1050 km2 y hasta la estacioacutenhidromeacutetrica Cadereyta II 18047 km2 tiene una pendiente media de 3975 El riacuteo principal fluye a traveacutesde una longitud de 1584 km con una pendiente media de 09 La precipitacioacuten media anual en la cuenca variacutea entre 400 y 800 mm de laacutemina de agua

Figura 1 Zona de estudio riacuteo Santa Catarina

Con respecto a las lluvias maacuteximas en 24 h ocurridas durante el huracaacuten Gilberto datos oficiales de laCONAGUA (Comisioacuten Nacional del Agua) registraron en las estaciones climatoloacutegicas Las Comitas El Pajo-nal La Cruz y Agua Blanca lluvias del orden de 358 326 280 y 485 mm respectivamente Asiacute mismo lasestaciones Laguna de Saacutenchez y San Joseacute de las Boquillas registraron lluvias de 345 y 260 mm todas estasdentro de la cuenca del Riacuteo Santa Catarina (Figura 2)

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Ferrintildeo-Fierro Guerra-Cobiaacuten Bruster-Flores De Lira-Reyes Cavazos-Gonzaacutelez

Figura 2 Precipitaciones extremas en la cuenca del riacuteo Santa Catarina

El objetivo especiacutefico de la presa es amortiguar las crecientes (disminuir los picos de las avenidas) provo-cadas por huracanes o lluvias de alta intensidad con lo cual se pretende mitigar los dantildeos a la poblacioacuten yevitar inundaciones en el AMM

De acuerdo con la geologiacutea del lugar y aprovechando las paredes naturales del cantildeoacuten se disentildeoacute una corti-na de tipo piramidal con una profundidad de cimentacioacuten de 40 m y 70 m de altura de pared o cortina basede 25 m de ancho y 240 m de corona Cuenta con un ducto bajo rectangular de 6 m por lado que regularaacutelas avenidas de mediana intensidad hasta de 860 m3s-1 y un vertedor de 60 m de ancho en su parte alta quepermitiraacute regular el flujo hasta de 3400 m3s-1 en conjunto

La pared aguas arriba se construyoacute a base de precolados y en la pared aguas abajo un talud escalonadode 60 cm de peralte Esta cortina tiene la capacidad de retener hasta 90 millones de metros cuacutebicos La cons-truccioacuten de esta obra se programoacute en 2 etapas la primera consistioacute en la cimentacioacuten de 40 m de profundidadconsiderando la capacidad de soporte del estrato inferior iniciando en mayo del 2002 y finalizando en marzodel 2003 La segunda etapa fue la construccioacuten de la pared de la cortina de 70 m de altura iniciando enmarzo del 2003 y finalizando en junio del 2004 siendo 26 meses la duracioacuten total de la construccioacuten de lapresa (DYCUSA 2005)

En la etapa de construccioacuten se presentaron diferentes problemaacuteticas tales como rocas de gran tamantildeo enla excavacioacuten las cuales tuvieron que ser demolidas a base de explosivos reubicacioacuten de un acueducto de 24rdquode diaacutemetro y la red de energiacutea eleacutectrica existente pero la problemaacutetica maacutes importante fue el surgimiento

de aguas subaacutelveas asiacute como la inundacioacuten provocada por el huracaacuten Keith en plena excavacioacuten utilizaacutendoseequipos de bombeo de gran capacidad para su desalojo y control

En la construccioacuten de la PRP se utilizoacute concreto compactado con rodillo (CCR) debido a su mayor rapidezde colocacioacuten bajo calor de hidratacioacuten menor costo que los concretos convencionales y faacutecil fabricacioacutenSin embargo este tipo de concreto requirioacute de un estricto control de la calidad para asegurar que las resisten-cias reales fueran las esperadas Asiacute mismo se puso especial intencioacuten en todos los aspectos de unioacuten con los

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8 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONTROL DE INUNDACIONES EN ZONAS URBANAS CASO DE ESTUDIO PRESA ROMPE PICOSldquoCORRAL DE PALMASrdquo UBICADA EN SANTA CATARINA NUEVO LEOacuteN (MEacuteXICO)

demaacutes elementos integrantes de la cortina para evitar las grietas entre ellos por ser elementos con diferentesmoacutedulos de elasticidad utilizando para esto concreto convencional de resistencia especial que funcionoacute comoun elemento de unioacuten

La planeacioacuten de los procedimientos de construccioacuten asiacute como la maquinaria utilizada para la fabricacioacutentraslado y vaciado del concreto hicieron posible llegar a una colocacioacuten de 4500 m3 por diacutea Otro de los as-pectos utilizados en la construccioacuten de esta presa fueron los sistemas de cimbra deslizante en la construccioacutendel vertedor los cuales se modularon en 6 tramos de 10 m de ancho con colados continuos de concreto porespacio de 48 h estas cimbras estaban equipadas con bombas hidraacuteulicas que permitieron su propia elevacioacutendel sistema lo que permitioacute cumplir con los programas establecidos

3 RESULTADOS

La avenida de disentildeo de la presa tiene las caracteriacutesticas de un tiempo pico de 430 h gasto pico de 5943m3s-1 y tiempo base de 31 h y esta responde a un anaacutelisis de frecuencias cuyos datos contemplan el generadopor el huracaacuten Gilberto

En la Figura 3 se presentan las graficas del hidrograma de entrada y salida al funcionar la presa la curva decapacidades aacuterea asiacute como la ley de descargas al conjugarse el orificio bajo y vertedor La descarga maacuteximade la presa por sus obras de excedencia es de 3400 m3s-1 lo cual indica que reduce el gasto pico en un 43 y lo retarda alrededor de 12 h

Figura 3 Funcionamiento hidraacuteulico de la PRP para el evento del huracaacuten Emily

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9CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Ferrintildeo-Fierro Guerra-Cobiaacuten Bruster-Flores De Lira-Reyes Cavazos-Gonzaacutelez

Figura 4 Vista aeacuterea de la PRP Corral de Palmas despueacutes del evento del huracaacuten Emily

4 CONCLUSIONES

Este tipo de obras hidraacuteulicas son poco comunes por su elevado costo y funcionamiento solo en grandeseventos extraordinarios no almacenan agua para ninguacuten uso solo la retienen temporalmente para reducir el

pico de las crecientes (Figura 4) pero cuando las zonas urbanas que protegen son tan grandes y motores dedesarrollo de un paiacutes o regioacuten es importante que se vea como una inversioacuten de seguridad a la comunidad yno como un gasto excesivo El costo total de esta obra fue del orden de 46 millones de doacutelares un costoque vale la pena ya que se han invertido mayores cantidades a lo largo de la historia de esta zona urbana enremediacioacuten de dantildeos por inundaciones

Finalmente la presa cumplioacute con su objetivo ya que el 20 de julio del 2005 ocurrioacute el huracaacuten Emily contrayectoria semejante a Gilberto pero este huracaacuten no se presentoacute con la intensidad de lluvia requerida parahacer funcionar el vertedor y solo se reguloacute alrededor de 10000000 m3 haciendo descargar la presa soacutelopor el ducto inferior regulando la creciente y mitigando totalmente los riesgos de inundacioacuten en la AMM Enla Figura 3 se observa una imagen de la presa horas despueacutes de este evento

REFERENCIAS

1 Berga L (2006) ldquoEl papel de las presas en la mitigacioacuten de las inundaciones The role of dams in flood mitigationrdquo Revista Ingenieriacutea CivilCEDEX ISBN 0213-8468 Edicioacuten Nordm 144 pp 7-13 Enero 2007

2 Desarrollo y Construcciones Urbanas SA DE CV (DYCUSA) httpwwwdycusacom consulta realizada en noviembre de 2007

3 Gonzaacutelez G R (1973) La lluvia en Monterrey Nuevo Leoacuten Estudio cronoloacutegico y probabiacutelistico Boletiacuten bimestral de la divisioacuten de cienciasagropecuarias y mariacutetimas de ITESM 1471-7

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EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROSREOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTO

COMPACTANTE

J roncero1B Barragaacuten2 y R Zerbino3

1 BASF Construction Chemicals Espantildea SL 2 Dpto de Ingenieriacutea de la Construccioacuten Universitat Politegravecnica de Catalunya Espantildea 3 CONICET-LEMIT-Facultadde Ingenieriacutea UNLP La Plata Argentina

RESUMEN

La temperatura ambiental puede alterar significativamente el comportamiento en fresco del Hormigoacuten Autocompactante (HAC) y portanto afectar la calidad durante la produccioacuten En este trabajo se presentan los resultados de un estudio experimental en el que se evaluoacute elefecto de la variacioacuten de la temperatura dentro de un amplio intervalo (10-40ordm C) sobre las propiedades del mortero en estado fresco Paraello se tomaron como referencia las proporciones de los materiales componentes empleadas para preparar HAC La evaluacioacuten contempla elanaacutelisis de los paraacutemetros reoloacutegicos baacutesicos (tensioacuten umbral y viscosidad) y ensayos ingenieriles (mesa de sacudidas modificado) Los resul-tados muestran una gran influencia de la temperatura tanto en la viscosidad plaacutestica como en el valor de la tensioacuten umbral lo que permiteconcluir que su efecto no debe despreciarse a la hora de producir HAC

1 Introduccioacuten

Al igual que en el hormigoacuten convencional en el hormigoacuten autocompactante (HAC) la temperatura eltiempo de espera y las condiciones en las que se mantiene el material durante ese tiempo de espera (reposo oagitacioacuten) afectaraacuten significativamente la trabajabilidad o autocompactabilidad del hormigoacuten Al estudiar losefectos de estos paraacutemetros conjunta o separadamente se observoacute una notable influencia de dichos condi-cionantes sobre diferentes tipos de HAC (Zerbino et al 2006)

Es habitual que debido fundamentalmente a los distintos tipos de cementos adiciones y aditivos quiacutemicosque pueden emplearse en la fabricacioacuten del hormigoacuten no pueden generalizarse los diferentes comportamien-tos recogidos en la bibliografiacutea siendo necesario realizar evaluaciones en funcioacuten de los materiales con losque realmente se trabajaraacute En este sentido los ensayos sobre morteros representan una herramienta sencillapara poder evaluar raacutepida y efectivamente la respuesta de las diferentes combinaciones

Los efectos de la temperatura sobre la tensioacuten umbral y la viscosidad de los morteros y la influenciadel tipo de cemento y superplastificante han sido estudiados anteriormente por ejemplo se ha verificadouna importante influencia de la temperatura sobre los paraacutemetros reoloacutegicos incluso mostrando resultadosambiguos para diferentes combinaciones superplastificante-cemento (Golaszewski 2006) A partir de otrosestudios (Hammer y Wallevik 2005) surgioacute que no se debe esperar que la consistencia de una pasta esteacute

directamente relacionada con la del hormigoacuten obtenido con la misma sin embargo es de esperar una mejorcorrelacioacuten entre los paraacutemetros reoloacutegicos del mortero y del hormigoacuten elaborado con el mismo conjunto demateriales

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Si bien la potencia de las medidas reoloacutegicas obtenidas mediante viscosiacutemetros es indiscutible (auacuten con la variabilidad que existe entre los resultados de diferentes equipos) los ensayos ingenieriles resultan de granintereacutes praacutectico ya que muchas veces brindan valores posibles de ser relacionados con los paraacutemetros reoloacute-gicos baacutesicos como lo son la tensioacuten umbral y la viscosidad plaacutestica

En este trabajo se estudia la influencia de la temperatura el transcurso del tiempo y las condiciones demantenimiento sobre la fase mortero de dos mezclas de HAC Cabe notar que sobre dichos hormigones serealizaron estudios equivalentes que se presentan en forma paralela (Zerbino et al 2008) trabajando con valores de temperatura similares y los mismos tipos de materiales componentes Entre los resultados se inclu- yen los paraacutemetros reoloacutegicos obtenidos mediante un reoacutemetro y se analizan conjuntamente con el comporta-miento observado en el ensayo de la mesa de sacudidas pero en este caso sin imprimir golpes De manerageneral se ha observado que la temperatura ambiental y de los materiales tiene una gran influencia sobre laspropiedades en fresco del mortero y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo que los paraacutemetros reo-loacutegicos variacutean significativamente en el tiempo por el efecto de la temperatura y que la presencia de agitacioacutenmodifica las propiedades en estado fresco

2 DETALLES EXPERIMENTALES

Los morteros fueron preparados empleando los mismos materiales y tomando en consideracioacuten las propor-ciones utilizadas en dos HACs (Zerbino et al 2008) Seguacuten se indica en la Tabla 1 estas mezclas difierenbaacutesicamente en el tamantildeo maacuteximo del aacuterido utilizado Se emplearon aacuteridos calizos de machaqueo cementoCEM I 425R y dos superplastificantes diferentes ambos de base policarboxilato designados como SP1 (Gle-nium C355) y SP2 (Glenium C303 SCC) La principal diferencia entre ambos aditivos radica en que mientrasSP1 es un superplastificante puro SP2 incorpora en su formulacioacuten un aditivo modificador de viscosidad(cohesionante) con el fin de mejorar la estabilidad frente a segregacioacuten yo exudacioacuten

Conforme muestra la Tabla 1 para fabricar los HAC se habiacutea empleado una mezcla de dos arenas detamantildeos 0-2 mm y 0-4 mm en las proporciones 64 y 36 respectivamente La granulometriacutea de dichasarenas y la curva compuesta se muestran en la Figura 1 Para realizar los estudios sobre morteros las arenasse mezclaron en la proporcioacuten indicada y posteriormente la mezcla se tamizoacute con un tamiz de 2 mm ya quees el tamantildeo maacuteximo de partiacutecula que admite el reoacutemetro

Tabla 1 Proporciones (kgm3) de los hormigones (Zerbino et al 2006) empleados como referencia para preparar los morteros

Tipo de HormigoacutenHAC-12 HAC-20

CEM I 425R 362 334

Filler 109 100

Arena 0-2 mm 710 602

Arena 0-5 mm 398 337

Grava 5-12 mm 526 447

Grava 12-18 mm --- 328

Agua 181 167

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EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Para evaluar los paraacutemetros reoloacutegicos de los morteros se empleoacute un reoacutemetro Viskomat NT de Schlei-binger con control de temperatura mediante recirculacioacuten de agua La Tabla 2 muestra la dosificacioacuten de losmorteros obtenida con base en la de los hormigones indicados en la Tabla 1 considerando la fraccioacuten de lasarenas menor que 2 mm

Se adoptaron como temperaturas de ensayo las de 10 20 30 y 40 ordmC Los materiales se mantuvieron 24horas a la temperatura de ensayo previo a la realizacioacuten de los mismos

Los morteros se prepararon a la temperatura ambiente y una vez fabricados se mantuvieron a la tem-peratura requerida en nevera o estufa seguacuten procediacutea Se evaluoacute la evolucioacuten durante 60 minutos de laspropiedades en fresco considerando dos situaciones diferentes agitacioacuten constante y reposo Los morterosmantenidos en reposo fueron agitados durante 1 minuto antes de cada medida

La fluidez se determinoacute empleando el meacutetodo de la mesa de sacudidas (UNE 83811) midiendo el diaacute-metro medio del mortero una vez levantado el cono con la diferencia de que el mortero no fue compactado

Tabla 2 Composicioacuten de los morteros (kgm3)

CEM I 425R 527

Mezcla de Arenas 0-2 0-5 mm con Oslash lt 2 mm 1449

filler 158

Agua 255 (ac = 048)

Superplastifi

cante 11 (spc = 209)

Figura 1 Distribucioacuten granulomeacutetrica de las arenas para fabricar los morteros

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J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

mediante golpes como se describe en la norma Los resultados se expresan como porcentaje de consistenciatal y como indica la norma

En los ensayos con el reoacutemetro el mortero se somete a una velocidad de giro creciente hasta 150 rpm en

3 minutos donde ademaacutes se consigue estabilizar la temperatura mediante recirculacioacuten de agua La medi-cioacuten de los paraacutemetros reoloacutegicos se realizoacute empleando la rampa decreciente cuya duracioacuten es tambieacuten de 3minutos Todas las determinaciones tanto la mesa de sacudidas como los paraacutemetros reoloacutegicos se realizaronal finalizar el mezclado a los 30 y a los 60 minutos

3 RESULTADOS Y DISCUSION

31 La consistencia

Los resultados de consistencia obtenidos con la mesa de sacudidas para los dos superplastificantes estu-diados y su evolucioacuten en el tiempo se muestran en la Figura 2 Es posible observar que con ambos aditivosse da el fenoacutemeno de refluidificacioacuten a bajas temperaturas siendo maacutes acusado en presencia de agitacioacutenespecialmente a 20deg C Este fenoacutemeno se manifiesta por un aumento de la consistencia del mortero especial-mente durante los primeros 30 minutos despueacutes de su fabricacioacuten y esto se atribuye a una lenta adsorcioacuten deladitivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento En los morteros preparados a 10deg C se mantienela fluidez auacuten a los 60 minutos mientras que los expuestos a 20deg C comienzan a perder fluidez luego de 30minutos

Tambieacuten se aprecia que la fluidez a 10deg C fue menor que a 20deg C lo que resulta consistente con las ob-servaciones de otros autores (Pellerin et al 2005) y con los resultados sobre HACs elaborados con el mismo

tipo de materiales (Zerbino et al 2008) Por encima de los 20deg C la consistencia inicial se mantiene praacutecti-camente constante

A temperaturas superiores a los 30deg C no se observa el fenoacutemeno de refluidificacioacuten y los morteros expe-rimentan como era de esperar una notable peacuterdida de consistencia con el tiempo En general en presenciade agitacioacuten constante la peacuterdida de consistencia es mucho mayor que en el caso de los morteros que semantienen en reposo este hecho ha de tenerse en consideracioacuten para el uso y la aplicacioacuten del HAC

32 Los paraacutemetros reoloacutegicos

Los paraacutemetros reoloacutegicos se evaluaron al mismo tiempo que la consistencia La Figura 3 muestra el efecto

de la temperatura en el comportamiento reoloacutegico de los morteros preparados con los dos superplastificantesjusto despueacutes de su fabricacioacuten Se observa que la temperatura influye significativamente en la viscosidad plaacutes-tica (relacionada con la pendiente del graacutefico momento torsor-velocidad) sin afectar tanto la tensioacuten umbral(relacionada con la ordenada en el origen) Estos resultados siguen una tendencia similar a la anteriormenteobservada sobre los HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

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EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Figura 2 Evolucioacuten de la consistencia de los morteros en funcioacuten de la temperatura de ensayo en presencia o no de agitacioacuteny de alguacuten tipo de superplastificante

Figura 3 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de los morteros fabricados con los superplastificantes SP1 y SP2 justodespueacutes de su fabricacioacuten

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J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

En la Figura 4 se muestra a modo de ejemplo la evolucioacuten durante 60 minutos de la respuesta reoloacutegicadel mortero preparado con SP1 y sometido a de agitacioacuten constante Se aprecian pocos cambios a 10deg Ccon ligeras modificaciones en los paraacutemetros reoloacutegicos durante la primera hora a los 20degC se verifica unincremento de la viscosidad y de la tensioacuten umbral entre las curvas obtenidas a 30 y a 60 minutos mientras

que en los expuestos a 30 oacute 40deg C se verifica un cambio substancial en las medidas del reoacutemetro

Una raacutepida observacioacuten permite verificar que el efecto de la temperatura en las propiedades en estadofresco es notable tanto en la consistencia (Figura 2) como en los paraacutemetros reoloacutegicos Como era previsibleel efecto fue maacutes significativo a altas temperaturas Para facilitar el anaacutelisis en las Figuras 5 y 6 se representancon base en las curvas del momento torsor vs la velocidad obtenidas mediante el reoacutemetro para los mor-teros con SP1 y SP2 respectivamente la evolucioacuten de la ordenada en el origen (relacionada con la tensioacutenumbral) y de la pendiente (relacionada con la viscosidad plaacutestica)

Considerando cada mortero se observa poca variacioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen durantelos primeros 30 minutos en especial en los morteros a menor temperatura Posteriormente el valor se mo-difica a medida que pasa el tiempo y a mayor temperatura Tambieacuten se verifica el efecto significativo que tienela agitacioacuten sobre la viscosidad Se aprecian diferencias importantes en la pendiente de las curvas momentotorsor vs velocidad cuando se las compara con los mismos morteros mantenidos sin agitacioacuten Sin embargocomo tambieacuten lo muestran las Figuras 5 y 6 la agitacioacuten no influye de forma tan marcada en la ordenada en elorigen (tensioacuten umbral) confirmando los resultados obtenidos a nivel de HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

El fenoacutemeno de refluidificacioacuten indicado por un aumento de consistencia de los morteros durante los pri-meros 30 minutos que fuera especialmente observado cuando el material fue expuesto a baja temperaturase puede relacionar en el nivel reoloacutegico con una disminucioacuten de la tensioacuten de corte umbral El efecto seobserva con claridad en los morteros con SP2 mantenidos con agitacioacuten a 10deg C

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EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Comparando morteros expuestos a diferentes temperaturas se observa que la ordenada al origen tiendea disminuir entre 10 y 40 ordmC En general no se encontraron marcadas diferencias entre los dos aditivos em-pleados sin embargo mientras la pendiente inicial de las curvas es similar en los morteros con SP1 (creceligeramente a 40 ordmC sin agitar y posee un miacutenimo para 20 ordmC agitado (Figura 5) esta muestra una tendenciacreciente con la temperatura en los morteros con SP2 (Figura 6)

En siacutentesis los resultados confirman que la temperatura constituye un factor que puede incrementar cierta

variabilidad en las propiedades de morteros y HAC Los cambios durante la primera hora parecen ser menoresa temperaturas intermedias en este caso 20 ordmC Para temperaturas maacutes elevadas se encontraron valores detensioacuten umbral decrecientes y niveles de consistencia y viscosidad similares sin embargo dichas propiedadesse modifican raacutepidamente a lo largo del tiempo en especial si las mezclas se mantienen agitadas En el otroextremo a bajas temperaturas puede ocurrir una refluidificacioacuten que se contrapone a la peacuterdida de fluidez tiacute-pica de las mezclas con cemento portland La influencia de ambos fenoacutemenos no es independiente del estadode agitacioacuten y consecuentemente tambieacuten es previsible una mayor variabilidad a bajas temperaturas

Figura 4 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro del mortero fabricado con el superplastificante SP1 a 10 20 30 y 40ordm C y su evolucioacutendurante 60 minutos

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J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Figura 5 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP1

Figura 6 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP2

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EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

4 CONCLUSIONES

Se estudioacute el efecto de la temperatura y de las condiciones de mantenimiento durante la primera hora enel comportamiento reoloacutegico de morteros caracteriacutesticos de HAC Dentro del intervalo de los paraacutemetros los

materiales y las variables estudiadas se pueden extraer las siguientes conclusiones

- La temperatura ambiental y la de los materiales tiene una gran influencia sobre las propiedades en frescodel material y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo En este sentido las temperaturas bajas (lt 20ordmC) pueden favorecer fenoacutemenos de refluidificacioacuten que pueden justificarse con base en una menor velocidadde adsorcioacuten del aditivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento Las temperaturas altas (gt 30 ordmC)pueden aumentar la fluidez inicial pero favorecen la peacuterdida de movilidad con sus consecuentes implicacionespraacutecticas de gran relevancia para el HAC

- Los efectos se verificaron tanto en determinaciones de tipo ingenieril (ensayo de consistencia) como en larespuesta reoloacutegica (reoacutemetro) Los paraacutemetros reoloacutegicos variaron significativamente en el tiempo conformecon la variacioacuten de temperatura Tanto la viscosidad plaacutestica como la tensioacuten umbral aumentaron durante laprimera hora aunque en los primeros 30 minutos el efecto sobre la viscosidad fue maacutes notorio

- Las condiciones de mantenimiento de las mezclas influyen significativamente sobre las propiedades enestado fresco Se encontroacute que en especial la viscosidad plaacutestica se modifica en mayor medida cuando losmorteros se someten a agitacioacuten perioacutedica

5 Agradecimientos

Los autores agradecen el soporte brindado a traveacutes del proyecto de investigacioacuten ldquoHabitat 2030 Ma-

teriales y componentesrdquo (PSS 11-2005 PSE-380000-2006-4 PSE-380000-2007-1) financiado por elMinisterio de Educacioacuten y Ciencia

Referencias

1 GOLASZEWSKI J (2006) Effect of temperature on rheological properties of superplasticized cement mortars en ACI SP 239 pp 423-440

2 HAMMER TA y WALLEVIK JE (2005) On the correlations between rheology of paste mortar and concrete en Proc 2nd North American Conference on theDesign and Use of Self- Consolidating Concrete and 4th Int RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete Ed SP Shah pp 615-620

3 ZERBINO R AGULLOacute L BARRAGAacuteN B GARCIA T y GETTU R (2006) Caracterizacioacuten reoloacutegica de hormigones autocompactables ed Dept Ingenieriacutea de

la Construccioacuten Universitat Politegravecnica de Catalunya ISBN 84-87691-40-44 ZERBINO R BARRAGAacuteN B GARCIA T AGULLOacute L y GETTU R (2008) Efectos de la temperatura sobre los paraacutemetros reoloacutegicos y propiedades ingenieri-

les del hormigoacuten autocompactante en Proc 1er Cong Espantildeol sobre Hormigoacuten Autocompactante

5 PELLERIN B MAITRASSE P y MICOLLIER S (2005) Improving consistency of SCC rheological behavior by means of appropriate admixturization en Proc2nd North American Conference on the Design and Use of Self-Consolidating Concrete and 4th Int RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete Ed SPShah pp 17-23

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CA Charles-Cruz

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINETAILINGS AND POWER STATION FLY ASH

CA Charles-Cruz

School of Civil Engineering Autonomous University of Nuevo Leon Mexico (FIC-UANL)Researcher of the National Researchers Systems-Candidate LevelMember of the Concrete Technology Academic Body (FIC-UANL)

RESUMEN

Las partiacuteculas de desecho dentro de los intervalos de tamantildeo de limo fino tienen una disposicioacuten final en la que frecuentemente se mezclan con aguapara formar un lodo que se bombea a depoacutesitos donde ocurre la sedimentacioacuten de los soacutelidos El lsquosuelorsquo que resulta de esta operacioacuten tiene una estructuramuy suelta que lo hace difiacutecil extraer muestras y realizar pruebas Existe un intereacutes diverso en el comportamiento de estos materiales por ejemplo parael desarrollo posterior de aacutereas en las que se encuentran depositados

Este artiacuteculo describe la preparacioacuten de muestras muy sueltas de ceniza volante y de jales de mineriacutea de la produccioacuten de fluorita en un intento porreplicar la estructura de los rellenos depositados hidraacuteulicamente Tambieacuten se presentan aquiacute resultados parciales del programa de pruebas triaxiales rea-lizadas en estos materiales Se describen las dificultades de la preparacioacuten de las muestras asiacute como de la medicioacuten del e

max Se discute el uso del iacutendice

de dilatancia propuesto por Bolton (1986) para describir el comportamiento de estos depoacutesitos y se concluye que podriacutea necesitar cierta adaptacioacuten parasu uso en estos materiales El material presenta diversos grados de inestabilidad cuando se sujeta a cargas no drenadas lo cual puede depender del nivelde esfuerzos normales de la forma de las partiacuteculas y de la distribucioacuten de los tamantildeos

Palabras clave

rellenos hidraacuteulicos licuacioacuten dilatancia iacutendice relativo de dilatancia

ABSTRACT

Fine silt-sized waste particles are often disposed of by being mixed with water pumped to a void and allowed to sediment The resulting lsquosoilrsquo has avery loose structure which makes it difficult to sample and test There is interest in the behavior of these materials eg for redevelopment

This paper describes the preparation of very loose samples of pulverized fuel ash and mine tailings from fluorspar production in an attempt to replicatethe structure of hydraulically deposited fills The preliminary results of triaxial tests are also presented

Difficulties in sample preparation and measuring emax are described The use of Boltonrsquos (1986) relative dilatancy index to describe the behavior ofsuch deposits is discussed and it is concluded that it may need adapting for use with these materials The materials display varying degrees of instability inundrained loading that may be dependent on stress level and particle shape and size distribution

Keywords hydraulic fills liquefaction dilatancy relative dilatancy index

INTRODUCCIOacuteN

Hydraulically placed fills are a common form of disposal for industrial operations that generate largeamounts of fine-grained inert solid waste Such wastes are mixed with water and pumped as flowable slurryinto impoundments An inherent characteristic of the freshly sedimented material is its very open and loosestructure

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Interest arises in the behavior of these very loose deposits both when evaluating the stability of impound-ment facilities and when considering the redevelopment potential of disposal sites For this reason there isgreat interest in the classification shear strength and compressibility behavior of such fills

This paper presents the results of index and triaxial tests on two hydraulically placed fill materials calciumfluoride (fluorspar) mine tailings from Glebe Mine Chesterfield Derbyshire and pulverized fuel ash (PFA) fromSkelton Grange Leeds West Yorkshire These materials were selected as representing two extremes of particleshape angular and rounded Due to the very loose nature of the deposits it was not possible to recover evennotionally undisturbed samples for testing therefore water pluviation of either initially dry material or slurrywas used to prepare samples for consolidation and triaxial testing

BACKGROUND

Interest in the geotechnical behavior of hydraulic fills may be broadly categorized as design and optimiza-tion of production and impoundment sites environmental impact and environmental risks of impoundments(including embankment safety) hydrogeological issues and site reuse These materials are typically of silt sizeDifficulty in investigating the geotechnical properties of hydraulic fills lies also in their heterogeneity Variationsover time arise due to changes in the mineral composition of the parent rock the minerals being extracted andthe methods of separation (crushing grinding use of surfactants etc) In addition the type of slurry deposi-tion (single point discharge or multiple point discharge) influences spatial variations within the impoundmentThis variability will affect the analysis of one site but also makes comparison between sites very difficult

The geotechnical properties of several different types of tailings can be found in the literature includingalumina red mud copper tailings (Qiu and Sego 2001) gold tailings (Stone et al 1994) and bauxite (Con-soli and Sills 2000) These papers focus on consolidation characteristics hydraulic conductivity and liquefac-

tion susceptibility due to their importance in impoundment design

The study of the engineering characteristics of PFA as a general fill can be traced back to the work on theuse of PFA as an embankment material by Raymond (1958) and Knight (1960) McLaren and DiGioia (1987)Gray and Lin (1972) Leonards and Bailey (1982) Martin et al (1990) Toth et al (1988) Parylak (1992)Okumura et al (1996) and Trivedi and Sud (1999b) also describe the use and engineering properties of PFAThere has also been work on the collapse behaviour of loose PFA deposits (Henau and Thijs 1985 Trivediand Sud 1999a)

It can be very difficult to take undisturbed samples of hydraulically placed fill because any disturbance(including stress relief at the bottom of a cased borehole) can lead to strength loss in loose non-cohesive de-

posits and instability of the base of any borehole Where the fill is very loose it is impossible to recover evennotionally undisturbed samples for laboratory testing which can hinder the correct characterization of suchdeposits Correlation between field and laboratory tests has been attempted to overcome this limitation egseismic cone penetration testing (SCPT) by Woeller et al (1996) piezocone testing by Davies (1999) andcone penetration testing (CPT) by Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (in press) Another approachto this difficulty has been to calibrate theoretical numerical models using either centrifugal model tests (Stone

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CA Charles-Cruz

et al 1994) or field studies (Consoli and Sills 2000) Theoretical modeling studies using large strain conso-lidation theory have been conducted by Cargill (1984) and Seneviratne et al (1996)

Hydraulically placed fills and embankments are susceptible to liquefaction under monotonic or cyclic loads

(see eg Fourie et al 2000 Ishihara 1993) As generally defined liquefaction is a sudden loss of shearstrength due to a rapid increase in pore water pressure The study of liquefaction phenomena in sands hasbeen extensive and there are a variety of empirical and theoretical approaches to assess liquefaction potential(Ng et al 2004 Verdugo and Ishihara 1996) However there has been less research on the effect of finesin the liquefaction process and on the study of this phenomenon for silty or clayey soils Finn et al (1994) at-tempt to summarise the effects of fines content on liquefaction resistance for both non-plastic and plastic finegrained soils According to their guidelines for non-plastic fines there is an increase in liquefaction resistancefor a silty sand compared to clean sand with same normalized standard penetration resistance (N1)60 thereis a decrease in liquefaction resistance with increasing fines content for materials with same gross void ratioand materials with the same void ratio in the sand skeleton have the same liquefaction resistance For the caseof plastic fines the modified Chinese criteria (after Finn et al op cit) suggest that soils that satisfy all fourrequirements ie

bull finer than 0005 mm le 10bull Liquid limit le 36bull Natural water contentge 092 LLbull Liquidity index IL le 07

are susceptible to liquefaction Yamamuro and Lade (1998) suggest that unlike the behaviour of cleansands where susceptibility to liquefaction increases with confining stress the liquefaction resistance of siltysands can initially increase with confining stress This is attributed to the silt particles producing meta-stablestructures at low confining stress Thevanayagam (1998) suggest a categorisation of behaviour of silty sandswith varying degrees of fines to which different structures and grain to grain contact may lead to different un-drained behaviours including limited instability and even liquefaction Guo and Prakash (1999) suggest thatsoil fabric and aging seem to slow down pore pressure generation and that a higher percent of plastic finesmay increase the liquefaction resistance of silty soils

SITE AND MATERIAL DESCRIPTION

Glebe Mine Tailings

Fluorspar (calcium fluoride) is the only major source of fluorine and is also used in the production of a wide

range of industrial products such as pharmaceuticals glass plastics (Notholt 1971) Glebe Mine is locatedin Stoney Middleton near Chesterfield Derbyshire Operations on site consist of fluorspar mining processingand tailings disposal

Fluorspar extraction is undertaken by crushing the parent rock which is then processed as a slurry so thatdifferent minerals can be separated gravimetrically using detergents The resulting tailings are mainly compo-sed of barites (40) limestone (33) and silica (25) A summary of the Geotechnical properties of Glebe

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22 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Mine tailings is given in Table 1 A scanning electron micrograph (SEM) is shown in Figure 1a which showsoccasional subangular coarse particles and the predominantly angular and plate-like finer particles (D50=4m)

The active disposal lagoon at the site is sub-divided with one half being used as an active sluicing pond

while the partially dewatered tailings are being recovered from the other half The excavated material is used asback-fill within the active open cast mine This releases lagoon capacity and creates a sustainable waste cycle atthe mine The bulk remoulded tailings samples used in this study were taken from the latter area of the lagoon

Skelton Grange PFA

PFA or fly-ash is a waste from pulverized coal combustion for electricity generation It is the fine residuethat is collected by mechanical or static precipitators PFA is often transported locally by producing a water-based slurry which is pumped into sedimentation lagoons for disposal Once in the lagoon the PFA quicklysettles out to form a particulate mass while the water drains away PFA particles are typical spherical rangingin diameter from gt1m to 150m and due to the rapid cooling of the flue gases consist primarily of non-crystalline particles or glasses (about 80) and only a small amount of crystalline material (Cabrera et al1986) An SEM image of Skelton Grange PFA is shown in Figure 1b where the mainly spherical particles canbe observed Amorphous particles in Figure 1b are assumed to be unburned carbon

For this study PFA was obtained from the Skelton Grange lagoons in Leeds West Yorkshire where a landfillis currently being constructed over the 50 m deep PFA lagoon Details of the site and previous field investiga-tions are included in Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (2005) Figure 2 shows an aspect of theSkelton Grange Landfill Site where PFA is the underlying strata and the embankment material and of Glebemine tailings lagoon

Figure 1 SEM images of (a) Glebe Mine Tailings and (b) Skelton Grange PFA

(a) (b)

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23CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

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25CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

~ ~

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26 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

~

~

~

~

~

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27CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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34 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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35CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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36 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

1 Aparicio-Mijares F J (1996) Fundamentos de Hidrologiacutea de Superficie Limusa Noriega Editores Meacutexico

2 Bell F-C ldquoGeneralized Rainfall-Duration-Frequency Relationshipsrdquo proc ASCE Journal of Hydraulics Div Vol 95 No HY1 311-327 19693 Campos-Aranda D F (1998) Procesos del ciclo hidroloacutegico Editorial Universitaria Potosina Meacutexico tercera reimpresioacuten

4 ChenC-L ldquoRainfall Intensity-duration-frequency formulasrdquo Proc ASCE Journal of Hydraulic Engineering Vol 109 No 12 paper No 184411603-1621 1983

5 Chow V T Maidment D R Mays L W (1994) Hidrologiacutea Aplicada McGraw Hill Interamericana Colombia

6 Escalante-Sandoval C A Reyes-Chaacutevez L (2002) Teacutecnicas Estadiacutesticas en Hidrologiacutea Facultad de Ingenieriacutea UNAM Meacutexico

7 Goswami A C ldquoShort Duration Rainfall Depth-Duration-Frequency Map of Indiardquo Proc of the second International Symposium in HydrologicData Fort Collins Co USA 48-59 1972

8 Gumbel E-J (1958) Statistics of Extremes Columbia Univ Press

9 IMTA 2000 Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica (ERIC II) Instituto Mexicano de Tecnologiacutea del Agua Meacutexico

10 Sivapalan M Bloumlschl G ldquoTransformation of point rainfall to aerial rainfall Intensity-duration-frecuency curvesrdquo Journal of Hydrology 204150-167 1998

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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44 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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5CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Ferrintildeo-Fierro Guerra-Cobiaacuten Bruster-Flores De Lira-Reyes Cavazos-Gonzaacutelez

CONTROL DE INUNDACIONES EN ZONAS URBANAS CASO DEESTUDIO PRESA ROMPE PICOS ldquoCORRAL DE PALMASrdquo UBICADA EN

SANTA CATARINA NUEVO LEOacuteN (MEacuteXICO) Adrian Leonardo Ferrintildeo-Fierro1 Viacutector Hugo Guerra-Cobiaacuten2 Joseacute Luis Bruster-Flores1 Gerardo De Lira-Reyes2

Ricardo Alberto Cavazos-Gonzaacutelez1

1 Departamento de Hidraacuteulica del Instituto de Ing Civil 2 Centro Internacional del Agua Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Av Universidad sn CiudadUniversitaria San Nicolaacutes de los Garza CP 66451 Nuevo Leoacuten Meacutexicoaferrinoprodigynetmx victorguerracbuanledumx joseluisbrusterprodigynetmx gdeliraprodigynetmx rcavazosficuanlmx

RESUMEN

Las Presas Rompe Picos (PRP) no son muy comunes ya que su finalidad no es almacenar agua sino evitar que esta cause dantildeos a los centros depoblacioacuten En el presente artiacuteculo se describe de manera general la PRP Corral de Palma y su funcionamiento hidraacuteulico Ademaacutes se da informacioacuten sobreel funcionamiento de la PRP durante el evento extremo del huracaacuten Emily del 2005

Palabras clave Presa Rompe Picos Huracaacuten Emily Riacuteo Santa Catarina

1 INTRODUCCIOacuteN

En Meacutexico como en otros paiacuteses la falta de conocimiento del peligro por inundacioacuten en zonas urbanasalientan la ocupacioacuten de zonas aledantildeas a riacuteos (p e llanuras de inundacioacuten) Los asentamientos humanosquedan dentro de estas zonas lo cual ocasiona que la poblacioacuten sea vulnerable a los fenoacutemenos hidrometeo-roloacutegicos y en particular a los eventos extremos o atiacutepicos

Las inundaciones por desbordamientos de riacuteos son fenoacutemenos normales que forman parte del comporta-miento de los mismos y se incrementan cuando el hombre altera interfiere o invade el curso natural de estosUna inundacioacuten es el aumento acelerado del nivel de agua a lo largo de un riacuteo Ocurren con gran rapidezgenerando caudales a gran velocidad que arrasan lo que encuentran a su paso Ademaacutes pueden producir

rompimientos de estructuras de control como por ejemplo las presas Tambieacuten pueden ocasionar el desgaja-miento de laderas que pueden generar represamiento de aguas asiacute como el colapso total de los sistemas dealcantarillado pluvial en las ciudades (Berga 2006)

Por ejemplo el aacuterea metropolitana de Monterrey (AMM) se ha desarrollado en ambas maacutergenes del riacuteoSanta Catarina y a traveacutes de su historia se ha visto afectada por inundaciones (Gonzaacutelez 1973) A pesar deno encontrarse cerca de la costa es azotada eventualmente por huracanes que han dejado incalculables peacuter-didas humanas y materiales tal es el caso del huracaacuten Gilberto ocurrido en Septiembre de 1988 el huracaacutenEmily en 2005 y maacutes recientemente el huracaacuten Alex

Una manera de contener los escurrimientos pluviales provenientes de zonas de montantildeas (caso del AMM)

es a traveacutes de estructuras reguladoras como las presas En particular el tipo de presas construidas para estefin son las llamadas Presas Rompe Picos (PRP) las cuales estaacuten disentildeadas para regular la crecida disminuyendoel pico del hidrograma

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Por otro lado debido a la posicioacuten geograacutefica del AMM y a los fenoacutemenos mencionados se construyoacute unaPRP sobre el riacuteo Santa Catarina con la finalidad de amortiguar el pico de las avenidas provocadas por eventosasociados a huracanes

El objetivo principal de los autores es dar a conocer la informacioacuten sobre el disentildeo y construccioacuten de laPRP asiacute como el comportamiento de la misma durante el evento ocasionado por el huracaacuten Emily de 2007

2 Metodologiacutea

El riacuteo Santa Catarina se origina en la Sierra Madre Oriental en los cantildeones de la Puriacutesima el Aacutelamo ySan Juan Bautista en el estado de Nuevo Leoacuten (Figura 1) El riacuteo corre por un cantildeoacuten con direccioacuten Noroestehasta las proximidades de Santa Catarina de la cual toma el nombre En este punto cambia bruscamente dedireccioacuten hacia el Sureste pasando por la Ciudad de Monterrey hasta su confluencia con el riacuteo San Juan Elriacuteo Santa Catarina pertenece a la cuenca del riacuteo San Juan en la regioacuten hidroloacutegica RH-24 El aacuterea de la cuencahasta la salida del cantildeoacuten de la Huasteca tiene una superficie aproximada de 1050 km2 y hasta la estacioacutenhidromeacutetrica Cadereyta II 18047 km2 tiene una pendiente media de 3975 El riacuteo principal fluye a traveacutesde una longitud de 1584 km con una pendiente media de 09 La precipitacioacuten media anual en la cuenca variacutea entre 400 y 800 mm de laacutemina de agua

Figura 1 Zona de estudio riacuteo Santa Catarina

Con respecto a las lluvias maacuteximas en 24 h ocurridas durante el huracaacuten Gilberto datos oficiales de laCONAGUA (Comisioacuten Nacional del Agua) registraron en las estaciones climatoloacutegicas Las Comitas El Pajo-nal La Cruz y Agua Blanca lluvias del orden de 358 326 280 y 485 mm respectivamente Asiacute mismo lasestaciones Laguna de Saacutenchez y San Joseacute de las Boquillas registraron lluvias de 345 y 260 mm todas estasdentro de la cuenca del Riacuteo Santa Catarina (Figura 2)

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Figura 2 Precipitaciones extremas en la cuenca del riacuteo Santa Catarina

El objetivo especiacutefico de la presa es amortiguar las crecientes (disminuir los picos de las avenidas) provo-cadas por huracanes o lluvias de alta intensidad con lo cual se pretende mitigar los dantildeos a la poblacioacuten yevitar inundaciones en el AMM

De acuerdo con la geologiacutea del lugar y aprovechando las paredes naturales del cantildeoacuten se disentildeoacute una corti-na de tipo piramidal con una profundidad de cimentacioacuten de 40 m y 70 m de altura de pared o cortina basede 25 m de ancho y 240 m de corona Cuenta con un ducto bajo rectangular de 6 m por lado que regularaacutelas avenidas de mediana intensidad hasta de 860 m3s-1 y un vertedor de 60 m de ancho en su parte alta quepermitiraacute regular el flujo hasta de 3400 m3s-1 en conjunto

La pared aguas arriba se construyoacute a base de precolados y en la pared aguas abajo un talud escalonadode 60 cm de peralte Esta cortina tiene la capacidad de retener hasta 90 millones de metros cuacutebicos La cons-truccioacuten de esta obra se programoacute en 2 etapas la primera consistioacute en la cimentacioacuten de 40 m de profundidadconsiderando la capacidad de soporte del estrato inferior iniciando en mayo del 2002 y finalizando en marzodel 2003 La segunda etapa fue la construccioacuten de la pared de la cortina de 70 m de altura iniciando enmarzo del 2003 y finalizando en junio del 2004 siendo 26 meses la duracioacuten total de la construccioacuten de lapresa (DYCUSA 2005)

En la etapa de construccioacuten se presentaron diferentes problemaacuteticas tales como rocas de gran tamantildeo enla excavacioacuten las cuales tuvieron que ser demolidas a base de explosivos reubicacioacuten de un acueducto de 24rdquode diaacutemetro y la red de energiacutea eleacutectrica existente pero la problemaacutetica maacutes importante fue el surgimiento

de aguas subaacutelveas asiacute como la inundacioacuten provocada por el huracaacuten Keith en plena excavacioacuten utilizaacutendoseequipos de bombeo de gran capacidad para su desalojo y control

En la construccioacuten de la PRP se utilizoacute concreto compactado con rodillo (CCR) debido a su mayor rapidezde colocacioacuten bajo calor de hidratacioacuten menor costo que los concretos convencionales y faacutecil fabricacioacutenSin embargo este tipo de concreto requirioacute de un estricto control de la calidad para asegurar que las resisten-cias reales fueran las esperadas Asiacute mismo se puso especial intencioacuten en todos los aspectos de unioacuten con los

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demaacutes elementos integrantes de la cortina para evitar las grietas entre ellos por ser elementos con diferentesmoacutedulos de elasticidad utilizando para esto concreto convencional de resistencia especial que funcionoacute comoun elemento de unioacuten

La planeacioacuten de los procedimientos de construccioacuten asiacute como la maquinaria utilizada para la fabricacioacutentraslado y vaciado del concreto hicieron posible llegar a una colocacioacuten de 4500 m3 por diacutea Otro de los as-pectos utilizados en la construccioacuten de esta presa fueron los sistemas de cimbra deslizante en la construccioacutendel vertedor los cuales se modularon en 6 tramos de 10 m de ancho con colados continuos de concreto porespacio de 48 h estas cimbras estaban equipadas con bombas hidraacuteulicas que permitieron su propia elevacioacutendel sistema lo que permitioacute cumplir con los programas establecidos

3 RESULTADOS

La avenida de disentildeo de la presa tiene las caracteriacutesticas de un tiempo pico de 430 h gasto pico de 5943m3s-1 y tiempo base de 31 h y esta responde a un anaacutelisis de frecuencias cuyos datos contemplan el generadopor el huracaacuten Gilberto

En la Figura 3 se presentan las graficas del hidrograma de entrada y salida al funcionar la presa la curva decapacidades aacuterea asiacute como la ley de descargas al conjugarse el orificio bajo y vertedor La descarga maacuteximade la presa por sus obras de excedencia es de 3400 m3s-1 lo cual indica que reduce el gasto pico en un 43 y lo retarda alrededor de 12 h

Figura 3 Funcionamiento hidraacuteulico de la PRP para el evento del huracaacuten Emily

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Figura 4 Vista aeacuterea de la PRP Corral de Palmas despueacutes del evento del huracaacuten Emily

4 CONCLUSIONES

Este tipo de obras hidraacuteulicas son poco comunes por su elevado costo y funcionamiento solo en grandeseventos extraordinarios no almacenan agua para ninguacuten uso solo la retienen temporalmente para reducir el

pico de las crecientes (Figura 4) pero cuando las zonas urbanas que protegen son tan grandes y motores dedesarrollo de un paiacutes o regioacuten es importante que se vea como una inversioacuten de seguridad a la comunidad yno como un gasto excesivo El costo total de esta obra fue del orden de 46 millones de doacutelares un costoque vale la pena ya que se han invertido mayores cantidades a lo largo de la historia de esta zona urbana enremediacioacuten de dantildeos por inundaciones

Finalmente la presa cumplioacute con su objetivo ya que el 20 de julio del 2005 ocurrioacute el huracaacuten Emily contrayectoria semejante a Gilberto pero este huracaacuten no se presentoacute con la intensidad de lluvia requerida parahacer funcionar el vertedor y solo se reguloacute alrededor de 10000000 m3 haciendo descargar la presa soacutelopor el ducto inferior regulando la creciente y mitigando totalmente los riesgos de inundacioacuten en la AMM Enla Figura 3 se observa una imagen de la presa horas despueacutes de este evento

REFERENCIAS

1 Berga L (2006) ldquoEl papel de las presas en la mitigacioacuten de las inundaciones The role of dams in flood mitigationrdquo Revista Ingenieriacutea CivilCEDEX ISBN 0213-8468 Edicioacuten Nordm 144 pp 7-13 Enero 2007

2 Desarrollo y Construcciones Urbanas SA DE CV (DYCUSA) httpwwwdycusacom consulta realizada en noviembre de 2007

3 Gonzaacutelez G R (1973) La lluvia en Monterrey Nuevo Leoacuten Estudio cronoloacutegico y probabiacutelistico Boletiacuten bimestral de la divisioacuten de cienciasagropecuarias y mariacutetimas de ITESM 1471-7

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EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROSREOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTO

COMPACTANTE

J roncero1B Barragaacuten2 y R Zerbino3

1 BASF Construction Chemicals Espantildea SL 2 Dpto de Ingenieriacutea de la Construccioacuten Universitat Politegravecnica de Catalunya Espantildea 3 CONICET-LEMIT-Facultadde Ingenieriacutea UNLP La Plata Argentina

RESUMEN

La temperatura ambiental puede alterar significativamente el comportamiento en fresco del Hormigoacuten Autocompactante (HAC) y portanto afectar la calidad durante la produccioacuten En este trabajo se presentan los resultados de un estudio experimental en el que se evaluoacute elefecto de la variacioacuten de la temperatura dentro de un amplio intervalo (10-40ordm C) sobre las propiedades del mortero en estado fresco Paraello se tomaron como referencia las proporciones de los materiales componentes empleadas para preparar HAC La evaluacioacuten contempla elanaacutelisis de los paraacutemetros reoloacutegicos baacutesicos (tensioacuten umbral y viscosidad) y ensayos ingenieriles (mesa de sacudidas modificado) Los resul-tados muestran una gran influencia de la temperatura tanto en la viscosidad plaacutestica como en el valor de la tensioacuten umbral lo que permiteconcluir que su efecto no debe despreciarse a la hora de producir HAC

1 Introduccioacuten

Al igual que en el hormigoacuten convencional en el hormigoacuten autocompactante (HAC) la temperatura eltiempo de espera y las condiciones en las que se mantiene el material durante ese tiempo de espera (reposo oagitacioacuten) afectaraacuten significativamente la trabajabilidad o autocompactabilidad del hormigoacuten Al estudiar losefectos de estos paraacutemetros conjunta o separadamente se observoacute una notable influencia de dichos condi-cionantes sobre diferentes tipos de HAC (Zerbino et al 2006)

Es habitual que debido fundamentalmente a los distintos tipos de cementos adiciones y aditivos quiacutemicosque pueden emplearse en la fabricacioacuten del hormigoacuten no pueden generalizarse los diferentes comportamien-tos recogidos en la bibliografiacutea siendo necesario realizar evaluaciones en funcioacuten de los materiales con losque realmente se trabajaraacute En este sentido los ensayos sobre morteros representan una herramienta sencillapara poder evaluar raacutepida y efectivamente la respuesta de las diferentes combinaciones

Los efectos de la temperatura sobre la tensioacuten umbral y la viscosidad de los morteros y la influenciadel tipo de cemento y superplastificante han sido estudiados anteriormente por ejemplo se ha verificadouna importante influencia de la temperatura sobre los paraacutemetros reoloacutegicos incluso mostrando resultadosambiguos para diferentes combinaciones superplastificante-cemento (Golaszewski 2006) A partir de otrosestudios (Hammer y Wallevik 2005) surgioacute que no se debe esperar que la consistencia de una pasta esteacute

directamente relacionada con la del hormigoacuten obtenido con la misma sin embargo es de esperar una mejorcorrelacioacuten entre los paraacutemetros reoloacutegicos del mortero y del hormigoacuten elaborado con el mismo conjunto demateriales

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Si bien la potencia de las medidas reoloacutegicas obtenidas mediante viscosiacutemetros es indiscutible (auacuten con la variabilidad que existe entre los resultados de diferentes equipos) los ensayos ingenieriles resultan de granintereacutes praacutectico ya que muchas veces brindan valores posibles de ser relacionados con los paraacutemetros reoloacute-gicos baacutesicos como lo son la tensioacuten umbral y la viscosidad plaacutestica

En este trabajo se estudia la influencia de la temperatura el transcurso del tiempo y las condiciones demantenimiento sobre la fase mortero de dos mezclas de HAC Cabe notar que sobre dichos hormigones serealizaron estudios equivalentes que se presentan en forma paralela (Zerbino et al 2008) trabajando con valores de temperatura similares y los mismos tipos de materiales componentes Entre los resultados se inclu- yen los paraacutemetros reoloacutegicos obtenidos mediante un reoacutemetro y se analizan conjuntamente con el comporta-miento observado en el ensayo de la mesa de sacudidas pero en este caso sin imprimir golpes De manerageneral se ha observado que la temperatura ambiental y de los materiales tiene una gran influencia sobre laspropiedades en fresco del mortero y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo que los paraacutemetros reo-loacutegicos variacutean significativamente en el tiempo por el efecto de la temperatura y que la presencia de agitacioacutenmodifica las propiedades en estado fresco

2 DETALLES EXPERIMENTALES

Los morteros fueron preparados empleando los mismos materiales y tomando en consideracioacuten las propor-ciones utilizadas en dos HACs (Zerbino et al 2008) Seguacuten se indica en la Tabla 1 estas mezclas difierenbaacutesicamente en el tamantildeo maacuteximo del aacuterido utilizado Se emplearon aacuteridos calizos de machaqueo cementoCEM I 425R y dos superplastificantes diferentes ambos de base policarboxilato designados como SP1 (Gle-nium C355) y SP2 (Glenium C303 SCC) La principal diferencia entre ambos aditivos radica en que mientrasSP1 es un superplastificante puro SP2 incorpora en su formulacioacuten un aditivo modificador de viscosidad(cohesionante) con el fin de mejorar la estabilidad frente a segregacioacuten yo exudacioacuten

Conforme muestra la Tabla 1 para fabricar los HAC se habiacutea empleado una mezcla de dos arenas detamantildeos 0-2 mm y 0-4 mm en las proporciones 64 y 36 respectivamente La granulometriacutea de dichasarenas y la curva compuesta se muestran en la Figura 1 Para realizar los estudios sobre morteros las arenasse mezclaron en la proporcioacuten indicada y posteriormente la mezcla se tamizoacute con un tamiz de 2 mm ya quees el tamantildeo maacuteximo de partiacutecula que admite el reoacutemetro

Tabla 1 Proporciones (kgm3) de los hormigones (Zerbino et al 2006) empleados como referencia para preparar los morteros

Tipo de HormigoacutenHAC-12 HAC-20

CEM I 425R 362 334

Filler 109 100

Arena 0-2 mm 710 602

Arena 0-5 mm 398 337

Grava 5-12 mm 526 447

Grava 12-18 mm --- 328

Agua 181 167

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EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Para evaluar los paraacutemetros reoloacutegicos de los morteros se empleoacute un reoacutemetro Viskomat NT de Schlei-binger con control de temperatura mediante recirculacioacuten de agua La Tabla 2 muestra la dosificacioacuten de losmorteros obtenida con base en la de los hormigones indicados en la Tabla 1 considerando la fraccioacuten de lasarenas menor que 2 mm

Se adoptaron como temperaturas de ensayo las de 10 20 30 y 40 ordmC Los materiales se mantuvieron 24horas a la temperatura de ensayo previo a la realizacioacuten de los mismos

Los morteros se prepararon a la temperatura ambiente y una vez fabricados se mantuvieron a la tem-peratura requerida en nevera o estufa seguacuten procediacutea Se evaluoacute la evolucioacuten durante 60 minutos de laspropiedades en fresco considerando dos situaciones diferentes agitacioacuten constante y reposo Los morterosmantenidos en reposo fueron agitados durante 1 minuto antes de cada medida

La fluidez se determinoacute empleando el meacutetodo de la mesa de sacudidas (UNE 83811) midiendo el diaacute-metro medio del mortero una vez levantado el cono con la diferencia de que el mortero no fue compactado

Tabla 2 Composicioacuten de los morteros (kgm3)

CEM I 425R 527

Mezcla de Arenas 0-2 0-5 mm con Oslash lt 2 mm 1449

filler 158

Agua 255 (ac = 048)

Superplastifi

cante 11 (spc = 209)

Figura 1 Distribucioacuten granulomeacutetrica de las arenas para fabricar los morteros

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mediante golpes como se describe en la norma Los resultados se expresan como porcentaje de consistenciatal y como indica la norma

En los ensayos con el reoacutemetro el mortero se somete a una velocidad de giro creciente hasta 150 rpm en

3 minutos donde ademaacutes se consigue estabilizar la temperatura mediante recirculacioacuten de agua La medi-cioacuten de los paraacutemetros reoloacutegicos se realizoacute empleando la rampa decreciente cuya duracioacuten es tambieacuten de 3minutos Todas las determinaciones tanto la mesa de sacudidas como los paraacutemetros reoloacutegicos se realizaronal finalizar el mezclado a los 30 y a los 60 minutos

3 RESULTADOS Y DISCUSION

31 La consistencia

Los resultados de consistencia obtenidos con la mesa de sacudidas para los dos superplastificantes estu-diados y su evolucioacuten en el tiempo se muestran en la Figura 2 Es posible observar que con ambos aditivosse da el fenoacutemeno de refluidificacioacuten a bajas temperaturas siendo maacutes acusado en presencia de agitacioacutenespecialmente a 20deg C Este fenoacutemeno se manifiesta por un aumento de la consistencia del mortero especial-mente durante los primeros 30 minutos despueacutes de su fabricacioacuten y esto se atribuye a una lenta adsorcioacuten deladitivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento En los morteros preparados a 10deg C se mantienela fluidez auacuten a los 60 minutos mientras que los expuestos a 20deg C comienzan a perder fluidez luego de 30minutos

Tambieacuten se aprecia que la fluidez a 10deg C fue menor que a 20deg C lo que resulta consistente con las ob-servaciones de otros autores (Pellerin et al 2005) y con los resultados sobre HACs elaborados con el mismo

tipo de materiales (Zerbino et al 2008) Por encima de los 20deg C la consistencia inicial se mantiene praacutecti-camente constante

A temperaturas superiores a los 30deg C no se observa el fenoacutemeno de refluidificacioacuten y los morteros expe-rimentan como era de esperar una notable peacuterdida de consistencia con el tiempo En general en presenciade agitacioacuten constante la peacuterdida de consistencia es mucho mayor que en el caso de los morteros que semantienen en reposo este hecho ha de tenerse en consideracioacuten para el uso y la aplicacioacuten del HAC

32 Los paraacutemetros reoloacutegicos

Los paraacutemetros reoloacutegicos se evaluaron al mismo tiempo que la consistencia La Figura 3 muestra el efecto

de la temperatura en el comportamiento reoloacutegico de los morteros preparados con los dos superplastificantesjusto despueacutes de su fabricacioacuten Se observa que la temperatura influye significativamente en la viscosidad plaacutes-tica (relacionada con la pendiente del graacutefico momento torsor-velocidad) sin afectar tanto la tensioacuten umbral(relacionada con la ordenada en el origen) Estos resultados siguen una tendencia similar a la anteriormenteobservada sobre los HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

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EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Figura 2 Evolucioacuten de la consistencia de los morteros en funcioacuten de la temperatura de ensayo en presencia o no de agitacioacuteny de alguacuten tipo de superplastificante

Figura 3 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de los morteros fabricados con los superplastificantes SP1 y SP2 justodespueacutes de su fabricacioacuten

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En la Figura 4 se muestra a modo de ejemplo la evolucioacuten durante 60 minutos de la respuesta reoloacutegicadel mortero preparado con SP1 y sometido a de agitacioacuten constante Se aprecian pocos cambios a 10deg Ccon ligeras modificaciones en los paraacutemetros reoloacutegicos durante la primera hora a los 20degC se verifica unincremento de la viscosidad y de la tensioacuten umbral entre las curvas obtenidas a 30 y a 60 minutos mientras

que en los expuestos a 30 oacute 40deg C se verifica un cambio substancial en las medidas del reoacutemetro

Una raacutepida observacioacuten permite verificar que el efecto de la temperatura en las propiedades en estadofresco es notable tanto en la consistencia (Figura 2) como en los paraacutemetros reoloacutegicos Como era previsibleel efecto fue maacutes significativo a altas temperaturas Para facilitar el anaacutelisis en las Figuras 5 y 6 se representancon base en las curvas del momento torsor vs la velocidad obtenidas mediante el reoacutemetro para los mor-teros con SP1 y SP2 respectivamente la evolucioacuten de la ordenada en el origen (relacionada con la tensioacutenumbral) y de la pendiente (relacionada con la viscosidad plaacutestica)

Considerando cada mortero se observa poca variacioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen durantelos primeros 30 minutos en especial en los morteros a menor temperatura Posteriormente el valor se mo-difica a medida que pasa el tiempo y a mayor temperatura Tambieacuten se verifica el efecto significativo que tienela agitacioacuten sobre la viscosidad Se aprecian diferencias importantes en la pendiente de las curvas momentotorsor vs velocidad cuando se las compara con los mismos morteros mantenidos sin agitacioacuten Sin embargocomo tambieacuten lo muestran las Figuras 5 y 6 la agitacioacuten no influye de forma tan marcada en la ordenada en elorigen (tensioacuten umbral) confirmando los resultados obtenidos a nivel de HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

El fenoacutemeno de refluidificacioacuten indicado por un aumento de consistencia de los morteros durante los pri-meros 30 minutos que fuera especialmente observado cuando el material fue expuesto a baja temperaturase puede relacionar en el nivel reoloacutegico con una disminucioacuten de la tensioacuten de corte umbral El efecto seobserva con claridad en los morteros con SP2 mantenidos con agitacioacuten a 10deg C

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EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Comparando morteros expuestos a diferentes temperaturas se observa que la ordenada al origen tiendea disminuir entre 10 y 40 ordmC En general no se encontraron marcadas diferencias entre los dos aditivos em-pleados sin embargo mientras la pendiente inicial de las curvas es similar en los morteros con SP1 (creceligeramente a 40 ordmC sin agitar y posee un miacutenimo para 20 ordmC agitado (Figura 5) esta muestra una tendenciacreciente con la temperatura en los morteros con SP2 (Figura 6)

En siacutentesis los resultados confirman que la temperatura constituye un factor que puede incrementar cierta

variabilidad en las propiedades de morteros y HAC Los cambios durante la primera hora parecen ser menoresa temperaturas intermedias en este caso 20 ordmC Para temperaturas maacutes elevadas se encontraron valores detensioacuten umbral decrecientes y niveles de consistencia y viscosidad similares sin embargo dichas propiedadesse modifican raacutepidamente a lo largo del tiempo en especial si las mezclas se mantienen agitadas En el otroextremo a bajas temperaturas puede ocurrir una refluidificacioacuten que se contrapone a la peacuterdida de fluidez tiacute-pica de las mezclas con cemento portland La influencia de ambos fenoacutemenos no es independiente del estadode agitacioacuten y consecuentemente tambieacuten es previsible una mayor variabilidad a bajas temperaturas

Figura 4 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro del mortero fabricado con el superplastificante SP1 a 10 20 30 y 40ordm C y su evolucioacutendurante 60 minutos

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Figura 5 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP1

Figura 6 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP2

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EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

4 CONCLUSIONES

Se estudioacute el efecto de la temperatura y de las condiciones de mantenimiento durante la primera hora enel comportamiento reoloacutegico de morteros caracteriacutesticos de HAC Dentro del intervalo de los paraacutemetros los

materiales y las variables estudiadas se pueden extraer las siguientes conclusiones

- La temperatura ambiental y la de los materiales tiene una gran influencia sobre las propiedades en frescodel material y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo En este sentido las temperaturas bajas (lt 20ordmC) pueden favorecer fenoacutemenos de refluidificacioacuten que pueden justificarse con base en una menor velocidadde adsorcioacuten del aditivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento Las temperaturas altas (gt 30 ordmC)pueden aumentar la fluidez inicial pero favorecen la peacuterdida de movilidad con sus consecuentes implicacionespraacutecticas de gran relevancia para el HAC

- Los efectos se verificaron tanto en determinaciones de tipo ingenieril (ensayo de consistencia) como en larespuesta reoloacutegica (reoacutemetro) Los paraacutemetros reoloacutegicos variaron significativamente en el tiempo conformecon la variacioacuten de temperatura Tanto la viscosidad plaacutestica como la tensioacuten umbral aumentaron durante laprimera hora aunque en los primeros 30 minutos el efecto sobre la viscosidad fue maacutes notorio

- Las condiciones de mantenimiento de las mezclas influyen significativamente sobre las propiedades enestado fresco Se encontroacute que en especial la viscosidad plaacutestica se modifica en mayor medida cuando losmorteros se someten a agitacioacuten perioacutedica

5 Agradecimientos

Los autores agradecen el soporte brindado a traveacutes del proyecto de investigacioacuten ldquoHabitat 2030 Ma-

teriales y componentesrdquo (PSS 11-2005 PSE-380000-2006-4 PSE-380000-2007-1) financiado por elMinisterio de Educacioacuten y Ciencia

Referencias

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19CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINETAILINGS AND POWER STATION FLY ASH

CA Charles-Cruz

School of Civil Engineering Autonomous University of Nuevo Leon Mexico (FIC-UANL)Researcher of the National Researchers Systems-Candidate LevelMember of the Concrete Technology Academic Body (FIC-UANL)

RESUMEN

Las partiacuteculas de desecho dentro de los intervalos de tamantildeo de limo fino tienen una disposicioacuten final en la que frecuentemente se mezclan con aguapara formar un lodo que se bombea a depoacutesitos donde ocurre la sedimentacioacuten de los soacutelidos El lsquosuelorsquo que resulta de esta operacioacuten tiene una estructuramuy suelta que lo hace difiacutecil extraer muestras y realizar pruebas Existe un intereacutes diverso en el comportamiento de estos materiales por ejemplo parael desarrollo posterior de aacutereas en las que se encuentran depositados

Este artiacuteculo describe la preparacioacuten de muestras muy sueltas de ceniza volante y de jales de mineriacutea de la produccioacuten de fluorita en un intento porreplicar la estructura de los rellenos depositados hidraacuteulicamente Tambieacuten se presentan aquiacute resultados parciales del programa de pruebas triaxiales rea-lizadas en estos materiales Se describen las dificultades de la preparacioacuten de las muestras asiacute como de la medicioacuten del e

max Se discute el uso del iacutendice

de dilatancia propuesto por Bolton (1986) para describir el comportamiento de estos depoacutesitos y se concluye que podriacutea necesitar cierta adaptacioacuten parasu uso en estos materiales El material presenta diversos grados de inestabilidad cuando se sujeta a cargas no drenadas lo cual puede depender del nivelde esfuerzos normales de la forma de las partiacuteculas y de la distribucioacuten de los tamantildeos

Palabras clave

rellenos hidraacuteulicos licuacioacuten dilatancia iacutendice relativo de dilatancia

ABSTRACT

Fine silt-sized waste particles are often disposed of by being mixed with water pumped to a void and allowed to sediment The resulting lsquosoilrsquo has avery loose structure which makes it difficult to sample and test There is interest in the behavior of these materials eg for redevelopment

This paper describes the preparation of very loose samples of pulverized fuel ash and mine tailings from fluorspar production in an attempt to replicatethe structure of hydraulically deposited fills The preliminary results of triaxial tests are also presented

Difficulties in sample preparation and measuring emax are described The use of Boltonrsquos (1986) relative dilatancy index to describe the behavior ofsuch deposits is discussed and it is concluded that it may need adapting for use with these materials The materials display varying degrees of instability inundrained loading that may be dependent on stress level and particle shape and size distribution

Keywords hydraulic fills liquefaction dilatancy relative dilatancy index

INTRODUCCIOacuteN

Hydraulically placed fills are a common form of disposal for industrial operations that generate largeamounts of fine-grained inert solid waste Such wastes are mixed with water and pumped as flowable slurryinto impoundments An inherent characteristic of the freshly sedimented material is its very open and loosestructure

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Interest arises in the behavior of these very loose deposits both when evaluating the stability of impound-ment facilities and when considering the redevelopment potential of disposal sites For this reason there isgreat interest in the classification shear strength and compressibility behavior of such fills

This paper presents the results of index and triaxial tests on two hydraulically placed fill materials calciumfluoride (fluorspar) mine tailings from Glebe Mine Chesterfield Derbyshire and pulverized fuel ash (PFA) fromSkelton Grange Leeds West Yorkshire These materials were selected as representing two extremes of particleshape angular and rounded Due to the very loose nature of the deposits it was not possible to recover evennotionally undisturbed samples for testing therefore water pluviation of either initially dry material or slurrywas used to prepare samples for consolidation and triaxial testing

BACKGROUND

Interest in the geotechnical behavior of hydraulic fills may be broadly categorized as design and optimiza-tion of production and impoundment sites environmental impact and environmental risks of impoundments(including embankment safety) hydrogeological issues and site reuse These materials are typically of silt sizeDifficulty in investigating the geotechnical properties of hydraulic fills lies also in their heterogeneity Variationsover time arise due to changes in the mineral composition of the parent rock the minerals being extracted andthe methods of separation (crushing grinding use of surfactants etc) In addition the type of slurry deposi-tion (single point discharge or multiple point discharge) influences spatial variations within the impoundmentThis variability will affect the analysis of one site but also makes comparison between sites very difficult

The geotechnical properties of several different types of tailings can be found in the literature includingalumina red mud copper tailings (Qiu and Sego 2001) gold tailings (Stone et al 1994) and bauxite (Con-soli and Sills 2000) These papers focus on consolidation characteristics hydraulic conductivity and liquefac-

tion susceptibility due to their importance in impoundment design

The study of the engineering characteristics of PFA as a general fill can be traced back to the work on theuse of PFA as an embankment material by Raymond (1958) and Knight (1960) McLaren and DiGioia (1987)Gray and Lin (1972) Leonards and Bailey (1982) Martin et al (1990) Toth et al (1988) Parylak (1992)Okumura et al (1996) and Trivedi and Sud (1999b) also describe the use and engineering properties of PFAThere has also been work on the collapse behaviour of loose PFA deposits (Henau and Thijs 1985 Trivediand Sud 1999a)

It can be very difficult to take undisturbed samples of hydraulically placed fill because any disturbance(including stress relief at the bottom of a cased borehole) can lead to strength loss in loose non-cohesive de-

posits and instability of the base of any borehole Where the fill is very loose it is impossible to recover evennotionally undisturbed samples for laboratory testing which can hinder the correct characterization of suchdeposits Correlation between field and laboratory tests has been attempted to overcome this limitation egseismic cone penetration testing (SCPT) by Woeller et al (1996) piezocone testing by Davies (1999) andcone penetration testing (CPT) by Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (in press) Another approachto this difficulty has been to calibrate theoretical numerical models using either centrifugal model tests (Stone

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et al 1994) or field studies (Consoli and Sills 2000) Theoretical modeling studies using large strain conso-lidation theory have been conducted by Cargill (1984) and Seneviratne et al (1996)

Hydraulically placed fills and embankments are susceptible to liquefaction under monotonic or cyclic loads

(see eg Fourie et al 2000 Ishihara 1993) As generally defined liquefaction is a sudden loss of shearstrength due to a rapid increase in pore water pressure The study of liquefaction phenomena in sands hasbeen extensive and there are a variety of empirical and theoretical approaches to assess liquefaction potential(Ng et al 2004 Verdugo and Ishihara 1996) However there has been less research on the effect of finesin the liquefaction process and on the study of this phenomenon for silty or clayey soils Finn et al (1994) at-tempt to summarise the effects of fines content on liquefaction resistance for both non-plastic and plastic finegrained soils According to their guidelines for non-plastic fines there is an increase in liquefaction resistancefor a silty sand compared to clean sand with same normalized standard penetration resistance (N1)60 thereis a decrease in liquefaction resistance with increasing fines content for materials with same gross void ratioand materials with the same void ratio in the sand skeleton have the same liquefaction resistance For the caseof plastic fines the modified Chinese criteria (after Finn et al op cit) suggest that soils that satisfy all fourrequirements ie

bull finer than 0005 mm le 10bull Liquid limit le 36bull Natural water contentge 092 LLbull Liquidity index IL le 07

are susceptible to liquefaction Yamamuro and Lade (1998) suggest that unlike the behaviour of cleansands where susceptibility to liquefaction increases with confining stress the liquefaction resistance of siltysands can initially increase with confining stress This is attributed to the silt particles producing meta-stablestructures at low confining stress Thevanayagam (1998) suggest a categorisation of behaviour of silty sandswith varying degrees of fines to which different structures and grain to grain contact may lead to different un-drained behaviours including limited instability and even liquefaction Guo and Prakash (1999) suggest thatsoil fabric and aging seem to slow down pore pressure generation and that a higher percent of plastic finesmay increase the liquefaction resistance of silty soils

SITE AND MATERIAL DESCRIPTION

Glebe Mine Tailings

Fluorspar (calcium fluoride) is the only major source of fluorine and is also used in the production of a wide

range of industrial products such as pharmaceuticals glass plastics (Notholt 1971) Glebe Mine is locatedin Stoney Middleton near Chesterfield Derbyshire Operations on site consist of fluorspar mining processingand tailings disposal

Fluorspar extraction is undertaken by crushing the parent rock which is then processed as a slurry so thatdifferent minerals can be separated gravimetrically using detergents The resulting tailings are mainly compo-sed of barites (40) limestone (33) and silica (25) A summary of the Geotechnical properties of Glebe

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Mine tailings is given in Table 1 A scanning electron micrograph (SEM) is shown in Figure 1a which showsoccasional subangular coarse particles and the predominantly angular and plate-like finer particles (D50=4m)

The active disposal lagoon at the site is sub-divided with one half being used as an active sluicing pond

while the partially dewatered tailings are being recovered from the other half The excavated material is used asback-fill within the active open cast mine This releases lagoon capacity and creates a sustainable waste cycle atthe mine The bulk remoulded tailings samples used in this study were taken from the latter area of the lagoon

Skelton Grange PFA

PFA or fly-ash is a waste from pulverized coal combustion for electricity generation It is the fine residuethat is collected by mechanical or static precipitators PFA is often transported locally by producing a water-based slurry which is pumped into sedimentation lagoons for disposal Once in the lagoon the PFA quicklysettles out to form a particulate mass while the water drains away PFA particles are typical spherical rangingin diameter from gt1m to 150m and due to the rapid cooling of the flue gases consist primarily of non-crystalline particles or glasses (about 80) and only a small amount of crystalline material (Cabrera et al1986) An SEM image of Skelton Grange PFA is shown in Figure 1b where the mainly spherical particles canbe observed Amorphous particles in Figure 1b are assumed to be unburned carbon

For this study PFA was obtained from the Skelton Grange lagoons in Leeds West Yorkshire where a landfillis currently being constructed over the 50 m deep PFA lagoon Details of the site and previous field investiga-tions are included in Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (2005) Figure 2 shows an aspect of theSkelton Grange Landfill Site where PFA is the underlying strata and the embankment material and of Glebemine tailings lagoon

Figure 1 SEM images of (a) Glebe Mine Tailings and (b) Skelton Grange PFA

(a) (b)

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Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

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Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

~ ~

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021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

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The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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30 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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31CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

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Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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6 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONTROL DE INUNDACIONES EN ZONAS URBANAS CASO DE ESTUDIO PRESA ROMPE PICOSldquoCORRAL DE PALMASrdquo UBICADA EN SANTA CATARINA NUEVO LEOacuteN (MEacuteXICO)

Por otro lado debido a la posicioacuten geograacutefica del AMM y a los fenoacutemenos mencionados se construyoacute unaPRP sobre el riacuteo Santa Catarina con la finalidad de amortiguar el pico de las avenidas provocadas por eventosasociados a huracanes

El objetivo principal de los autores es dar a conocer la informacioacuten sobre el disentildeo y construccioacuten de laPRP asiacute como el comportamiento de la misma durante el evento ocasionado por el huracaacuten Emily de 2007

2 Metodologiacutea

El riacuteo Santa Catarina se origina en la Sierra Madre Oriental en los cantildeones de la Puriacutesima el Aacutelamo ySan Juan Bautista en el estado de Nuevo Leoacuten (Figura 1) El riacuteo corre por un cantildeoacuten con direccioacuten Noroestehasta las proximidades de Santa Catarina de la cual toma el nombre En este punto cambia bruscamente dedireccioacuten hacia el Sureste pasando por la Ciudad de Monterrey hasta su confluencia con el riacuteo San Juan Elriacuteo Santa Catarina pertenece a la cuenca del riacuteo San Juan en la regioacuten hidroloacutegica RH-24 El aacuterea de la cuencahasta la salida del cantildeoacuten de la Huasteca tiene una superficie aproximada de 1050 km2 y hasta la estacioacutenhidromeacutetrica Cadereyta II 18047 km2 tiene una pendiente media de 3975 El riacuteo principal fluye a traveacutesde una longitud de 1584 km con una pendiente media de 09 La precipitacioacuten media anual en la cuenca variacutea entre 400 y 800 mm de laacutemina de agua

Figura 1 Zona de estudio riacuteo Santa Catarina

Con respecto a las lluvias maacuteximas en 24 h ocurridas durante el huracaacuten Gilberto datos oficiales de laCONAGUA (Comisioacuten Nacional del Agua) registraron en las estaciones climatoloacutegicas Las Comitas El Pajo-nal La Cruz y Agua Blanca lluvias del orden de 358 326 280 y 485 mm respectivamente Asiacute mismo lasestaciones Laguna de Saacutenchez y San Joseacute de las Boquillas registraron lluvias de 345 y 260 mm todas estasdentro de la cuenca del Riacuteo Santa Catarina (Figura 2)

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7CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Ferrintildeo-Fierro Guerra-Cobiaacuten Bruster-Flores De Lira-Reyes Cavazos-Gonzaacutelez

Figura 2 Precipitaciones extremas en la cuenca del riacuteo Santa Catarina

El objetivo especiacutefico de la presa es amortiguar las crecientes (disminuir los picos de las avenidas) provo-cadas por huracanes o lluvias de alta intensidad con lo cual se pretende mitigar los dantildeos a la poblacioacuten yevitar inundaciones en el AMM

De acuerdo con la geologiacutea del lugar y aprovechando las paredes naturales del cantildeoacuten se disentildeoacute una corti-na de tipo piramidal con una profundidad de cimentacioacuten de 40 m y 70 m de altura de pared o cortina basede 25 m de ancho y 240 m de corona Cuenta con un ducto bajo rectangular de 6 m por lado que regularaacutelas avenidas de mediana intensidad hasta de 860 m3s-1 y un vertedor de 60 m de ancho en su parte alta quepermitiraacute regular el flujo hasta de 3400 m3s-1 en conjunto

La pared aguas arriba se construyoacute a base de precolados y en la pared aguas abajo un talud escalonadode 60 cm de peralte Esta cortina tiene la capacidad de retener hasta 90 millones de metros cuacutebicos La cons-truccioacuten de esta obra se programoacute en 2 etapas la primera consistioacute en la cimentacioacuten de 40 m de profundidadconsiderando la capacidad de soporte del estrato inferior iniciando en mayo del 2002 y finalizando en marzodel 2003 La segunda etapa fue la construccioacuten de la pared de la cortina de 70 m de altura iniciando enmarzo del 2003 y finalizando en junio del 2004 siendo 26 meses la duracioacuten total de la construccioacuten de lapresa (DYCUSA 2005)

En la etapa de construccioacuten se presentaron diferentes problemaacuteticas tales como rocas de gran tamantildeo enla excavacioacuten las cuales tuvieron que ser demolidas a base de explosivos reubicacioacuten de un acueducto de 24rdquode diaacutemetro y la red de energiacutea eleacutectrica existente pero la problemaacutetica maacutes importante fue el surgimiento

de aguas subaacutelveas asiacute como la inundacioacuten provocada por el huracaacuten Keith en plena excavacioacuten utilizaacutendoseequipos de bombeo de gran capacidad para su desalojo y control

En la construccioacuten de la PRP se utilizoacute concreto compactado con rodillo (CCR) debido a su mayor rapidezde colocacioacuten bajo calor de hidratacioacuten menor costo que los concretos convencionales y faacutecil fabricacioacutenSin embargo este tipo de concreto requirioacute de un estricto control de la calidad para asegurar que las resisten-cias reales fueran las esperadas Asiacute mismo se puso especial intencioacuten en todos los aspectos de unioacuten con los

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8 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONTROL DE INUNDACIONES EN ZONAS URBANAS CASO DE ESTUDIO PRESA ROMPE PICOSldquoCORRAL DE PALMASrdquo UBICADA EN SANTA CATARINA NUEVO LEOacuteN (MEacuteXICO)

demaacutes elementos integrantes de la cortina para evitar las grietas entre ellos por ser elementos con diferentesmoacutedulos de elasticidad utilizando para esto concreto convencional de resistencia especial que funcionoacute comoun elemento de unioacuten

La planeacioacuten de los procedimientos de construccioacuten asiacute como la maquinaria utilizada para la fabricacioacutentraslado y vaciado del concreto hicieron posible llegar a una colocacioacuten de 4500 m3 por diacutea Otro de los as-pectos utilizados en la construccioacuten de esta presa fueron los sistemas de cimbra deslizante en la construccioacutendel vertedor los cuales se modularon en 6 tramos de 10 m de ancho con colados continuos de concreto porespacio de 48 h estas cimbras estaban equipadas con bombas hidraacuteulicas que permitieron su propia elevacioacutendel sistema lo que permitioacute cumplir con los programas establecidos

3 RESULTADOS

La avenida de disentildeo de la presa tiene las caracteriacutesticas de un tiempo pico de 430 h gasto pico de 5943m3s-1 y tiempo base de 31 h y esta responde a un anaacutelisis de frecuencias cuyos datos contemplan el generadopor el huracaacuten Gilberto

En la Figura 3 se presentan las graficas del hidrograma de entrada y salida al funcionar la presa la curva decapacidades aacuterea asiacute como la ley de descargas al conjugarse el orificio bajo y vertedor La descarga maacuteximade la presa por sus obras de excedencia es de 3400 m3s-1 lo cual indica que reduce el gasto pico en un 43 y lo retarda alrededor de 12 h

Figura 3 Funcionamiento hidraacuteulico de la PRP para el evento del huracaacuten Emily

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9CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Ferrintildeo-Fierro Guerra-Cobiaacuten Bruster-Flores De Lira-Reyes Cavazos-Gonzaacutelez

Figura 4 Vista aeacuterea de la PRP Corral de Palmas despueacutes del evento del huracaacuten Emily

4 CONCLUSIONES

Este tipo de obras hidraacuteulicas son poco comunes por su elevado costo y funcionamiento solo en grandeseventos extraordinarios no almacenan agua para ninguacuten uso solo la retienen temporalmente para reducir el

pico de las crecientes (Figura 4) pero cuando las zonas urbanas que protegen son tan grandes y motores dedesarrollo de un paiacutes o regioacuten es importante que se vea como una inversioacuten de seguridad a la comunidad yno como un gasto excesivo El costo total de esta obra fue del orden de 46 millones de doacutelares un costoque vale la pena ya que se han invertido mayores cantidades a lo largo de la historia de esta zona urbana enremediacioacuten de dantildeos por inundaciones

Finalmente la presa cumplioacute con su objetivo ya que el 20 de julio del 2005 ocurrioacute el huracaacuten Emily contrayectoria semejante a Gilberto pero este huracaacuten no se presentoacute con la intensidad de lluvia requerida parahacer funcionar el vertedor y solo se reguloacute alrededor de 10000000 m3 haciendo descargar la presa soacutelopor el ducto inferior regulando la creciente y mitigando totalmente los riesgos de inundacioacuten en la AMM Enla Figura 3 se observa una imagen de la presa horas despueacutes de este evento

REFERENCIAS

1 Berga L (2006) ldquoEl papel de las presas en la mitigacioacuten de las inundaciones The role of dams in flood mitigationrdquo Revista Ingenieriacutea CivilCEDEX ISBN 0213-8468 Edicioacuten Nordm 144 pp 7-13 Enero 2007

2 Desarrollo y Construcciones Urbanas SA DE CV (DYCUSA) httpwwwdycusacom consulta realizada en noviembre de 2007

3 Gonzaacutelez G R (1973) La lluvia en Monterrey Nuevo Leoacuten Estudio cronoloacutegico y probabiacutelistico Boletiacuten bimestral de la divisioacuten de cienciasagropecuarias y mariacutetimas de ITESM 1471-7

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10 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROSREOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTO

COMPACTANTE

J roncero1B Barragaacuten2 y R Zerbino3

1 BASF Construction Chemicals Espantildea SL 2 Dpto de Ingenieriacutea de la Construccioacuten Universitat Politegravecnica de Catalunya Espantildea 3 CONICET-LEMIT-Facultadde Ingenieriacutea UNLP La Plata Argentina

RESUMEN

La temperatura ambiental puede alterar significativamente el comportamiento en fresco del Hormigoacuten Autocompactante (HAC) y portanto afectar la calidad durante la produccioacuten En este trabajo se presentan los resultados de un estudio experimental en el que se evaluoacute elefecto de la variacioacuten de la temperatura dentro de un amplio intervalo (10-40ordm C) sobre las propiedades del mortero en estado fresco Paraello se tomaron como referencia las proporciones de los materiales componentes empleadas para preparar HAC La evaluacioacuten contempla elanaacutelisis de los paraacutemetros reoloacutegicos baacutesicos (tensioacuten umbral y viscosidad) y ensayos ingenieriles (mesa de sacudidas modificado) Los resul-tados muestran una gran influencia de la temperatura tanto en la viscosidad plaacutestica como en el valor de la tensioacuten umbral lo que permiteconcluir que su efecto no debe despreciarse a la hora de producir HAC

1 Introduccioacuten

Al igual que en el hormigoacuten convencional en el hormigoacuten autocompactante (HAC) la temperatura eltiempo de espera y las condiciones en las que se mantiene el material durante ese tiempo de espera (reposo oagitacioacuten) afectaraacuten significativamente la trabajabilidad o autocompactabilidad del hormigoacuten Al estudiar losefectos de estos paraacutemetros conjunta o separadamente se observoacute una notable influencia de dichos condi-cionantes sobre diferentes tipos de HAC (Zerbino et al 2006)

Es habitual que debido fundamentalmente a los distintos tipos de cementos adiciones y aditivos quiacutemicosque pueden emplearse en la fabricacioacuten del hormigoacuten no pueden generalizarse los diferentes comportamien-tos recogidos en la bibliografiacutea siendo necesario realizar evaluaciones en funcioacuten de los materiales con losque realmente se trabajaraacute En este sentido los ensayos sobre morteros representan una herramienta sencillapara poder evaluar raacutepida y efectivamente la respuesta de las diferentes combinaciones

Los efectos de la temperatura sobre la tensioacuten umbral y la viscosidad de los morteros y la influenciadel tipo de cemento y superplastificante han sido estudiados anteriormente por ejemplo se ha verificadouna importante influencia de la temperatura sobre los paraacutemetros reoloacutegicos incluso mostrando resultadosambiguos para diferentes combinaciones superplastificante-cemento (Golaszewski 2006) A partir de otrosestudios (Hammer y Wallevik 2005) surgioacute que no se debe esperar que la consistencia de una pasta esteacute

directamente relacionada con la del hormigoacuten obtenido con la misma sin embargo es de esperar una mejorcorrelacioacuten entre los paraacutemetros reoloacutegicos del mortero y del hormigoacuten elaborado con el mismo conjunto demateriales

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11CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Si bien la potencia de las medidas reoloacutegicas obtenidas mediante viscosiacutemetros es indiscutible (auacuten con la variabilidad que existe entre los resultados de diferentes equipos) los ensayos ingenieriles resultan de granintereacutes praacutectico ya que muchas veces brindan valores posibles de ser relacionados con los paraacutemetros reoloacute-gicos baacutesicos como lo son la tensioacuten umbral y la viscosidad plaacutestica

En este trabajo se estudia la influencia de la temperatura el transcurso del tiempo y las condiciones demantenimiento sobre la fase mortero de dos mezclas de HAC Cabe notar que sobre dichos hormigones serealizaron estudios equivalentes que se presentan en forma paralela (Zerbino et al 2008) trabajando con valores de temperatura similares y los mismos tipos de materiales componentes Entre los resultados se inclu- yen los paraacutemetros reoloacutegicos obtenidos mediante un reoacutemetro y se analizan conjuntamente con el comporta-miento observado en el ensayo de la mesa de sacudidas pero en este caso sin imprimir golpes De manerageneral se ha observado que la temperatura ambiental y de los materiales tiene una gran influencia sobre laspropiedades en fresco del mortero y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo que los paraacutemetros reo-loacutegicos variacutean significativamente en el tiempo por el efecto de la temperatura y que la presencia de agitacioacutenmodifica las propiedades en estado fresco

2 DETALLES EXPERIMENTALES

Los morteros fueron preparados empleando los mismos materiales y tomando en consideracioacuten las propor-ciones utilizadas en dos HACs (Zerbino et al 2008) Seguacuten se indica en la Tabla 1 estas mezclas difierenbaacutesicamente en el tamantildeo maacuteximo del aacuterido utilizado Se emplearon aacuteridos calizos de machaqueo cementoCEM I 425R y dos superplastificantes diferentes ambos de base policarboxilato designados como SP1 (Gle-nium C355) y SP2 (Glenium C303 SCC) La principal diferencia entre ambos aditivos radica en que mientrasSP1 es un superplastificante puro SP2 incorpora en su formulacioacuten un aditivo modificador de viscosidad(cohesionante) con el fin de mejorar la estabilidad frente a segregacioacuten yo exudacioacuten

Conforme muestra la Tabla 1 para fabricar los HAC se habiacutea empleado una mezcla de dos arenas detamantildeos 0-2 mm y 0-4 mm en las proporciones 64 y 36 respectivamente La granulometriacutea de dichasarenas y la curva compuesta se muestran en la Figura 1 Para realizar los estudios sobre morteros las arenasse mezclaron en la proporcioacuten indicada y posteriormente la mezcla se tamizoacute con un tamiz de 2 mm ya quees el tamantildeo maacuteximo de partiacutecula que admite el reoacutemetro

Tabla 1 Proporciones (kgm3) de los hormigones (Zerbino et al 2006) empleados como referencia para preparar los morteros

Tipo de HormigoacutenHAC-12 HAC-20

CEM I 425R 362 334

Filler 109 100

Arena 0-2 mm 710 602

Arena 0-5 mm 398 337

Grava 5-12 mm 526 447

Grava 12-18 mm --- 328

Agua 181 167

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12 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Para evaluar los paraacutemetros reoloacutegicos de los morteros se empleoacute un reoacutemetro Viskomat NT de Schlei-binger con control de temperatura mediante recirculacioacuten de agua La Tabla 2 muestra la dosificacioacuten de losmorteros obtenida con base en la de los hormigones indicados en la Tabla 1 considerando la fraccioacuten de lasarenas menor que 2 mm

Se adoptaron como temperaturas de ensayo las de 10 20 30 y 40 ordmC Los materiales se mantuvieron 24horas a la temperatura de ensayo previo a la realizacioacuten de los mismos

Los morteros se prepararon a la temperatura ambiente y una vez fabricados se mantuvieron a la tem-peratura requerida en nevera o estufa seguacuten procediacutea Se evaluoacute la evolucioacuten durante 60 minutos de laspropiedades en fresco considerando dos situaciones diferentes agitacioacuten constante y reposo Los morterosmantenidos en reposo fueron agitados durante 1 minuto antes de cada medida

La fluidez se determinoacute empleando el meacutetodo de la mesa de sacudidas (UNE 83811) midiendo el diaacute-metro medio del mortero una vez levantado el cono con la diferencia de que el mortero no fue compactado

Tabla 2 Composicioacuten de los morteros (kgm3)

CEM I 425R 527

Mezcla de Arenas 0-2 0-5 mm con Oslash lt 2 mm 1449

filler 158

Agua 255 (ac = 048)

Superplastifi

cante 11 (spc = 209)

Figura 1 Distribucioacuten granulomeacutetrica de las arenas para fabricar los morteros

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13CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

mediante golpes como se describe en la norma Los resultados se expresan como porcentaje de consistenciatal y como indica la norma

En los ensayos con el reoacutemetro el mortero se somete a una velocidad de giro creciente hasta 150 rpm en

3 minutos donde ademaacutes se consigue estabilizar la temperatura mediante recirculacioacuten de agua La medi-cioacuten de los paraacutemetros reoloacutegicos se realizoacute empleando la rampa decreciente cuya duracioacuten es tambieacuten de 3minutos Todas las determinaciones tanto la mesa de sacudidas como los paraacutemetros reoloacutegicos se realizaronal finalizar el mezclado a los 30 y a los 60 minutos

3 RESULTADOS Y DISCUSION

31 La consistencia

Los resultados de consistencia obtenidos con la mesa de sacudidas para los dos superplastificantes estu-diados y su evolucioacuten en el tiempo se muestran en la Figura 2 Es posible observar que con ambos aditivosse da el fenoacutemeno de refluidificacioacuten a bajas temperaturas siendo maacutes acusado en presencia de agitacioacutenespecialmente a 20deg C Este fenoacutemeno se manifiesta por un aumento de la consistencia del mortero especial-mente durante los primeros 30 minutos despueacutes de su fabricacioacuten y esto se atribuye a una lenta adsorcioacuten deladitivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento En los morteros preparados a 10deg C se mantienela fluidez auacuten a los 60 minutos mientras que los expuestos a 20deg C comienzan a perder fluidez luego de 30minutos

Tambieacuten se aprecia que la fluidez a 10deg C fue menor que a 20deg C lo que resulta consistente con las ob-servaciones de otros autores (Pellerin et al 2005) y con los resultados sobre HACs elaborados con el mismo

tipo de materiales (Zerbino et al 2008) Por encima de los 20deg C la consistencia inicial se mantiene praacutecti-camente constante

A temperaturas superiores a los 30deg C no se observa el fenoacutemeno de refluidificacioacuten y los morteros expe-rimentan como era de esperar una notable peacuterdida de consistencia con el tiempo En general en presenciade agitacioacuten constante la peacuterdida de consistencia es mucho mayor que en el caso de los morteros que semantienen en reposo este hecho ha de tenerse en consideracioacuten para el uso y la aplicacioacuten del HAC

32 Los paraacutemetros reoloacutegicos

Los paraacutemetros reoloacutegicos se evaluaron al mismo tiempo que la consistencia La Figura 3 muestra el efecto

de la temperatura en el comportamiento reoloacutegico de los morteros preparados con los dos superplastificantesjusto despueacutes de su fabricacioacuten Se observa que la temperatura influye significativamente en la viscosidad plaacutes-tica (relacionada con la pendiente del graacutefico momento torsor-velocidad) sin afectar tanto la tensioacuten umbral(relacionada con la ordenada en el origen) Estos resultados siguen una tendencia similar a la anteriormenteobservada sobre los HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

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14 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Figura 2 Evolucioacuten de la consistencia de los morteros en funcioacuten de la temperatura de ensayo en presencia o no de agitacioacuteny de alguacuten tipo de superplastificante

Figura 3 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de los morteros fabricados con los superplastificantes SP1 y SP2 justodespueacutes de su fabricacioacuten

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J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

En la Figura 4 se muestra a modo de ejemplo la evolucioacuten durante 60 minutos de la respuesta reoloacutegicadel mortero preparado con SP1 y sometido a de agitacioacuten constante Se aprecian pocos cambios a 10deg Ccon ligeras modificaciones en los paraacutemetros reoloacutegicos durante la primera hora a los 20degC se verifica unincremento de la viscosidad y de la tensioacuten umbral entre las curvas obtenidas a 30 y a 60 minutos mientras

que en los expuestos a 30 oacute 40deg C se verifica un cambio substancial en las medidas del reoacutemetro

Una raacutepida observacioacuten permite verificar que el efecto de la temperatura en las propiedades en estadofresco es notable tanto en la consistencia (Figura 2) como en los paraacutemetros reoloacutegicos Como era previsibleel efecto fue maacutes significativo a altas temperaturas Para facilitar el anaacutelisis en las Figuras 5 y 6 se representancon base en las curvas del momento torsor vs la velocidad obtenidas mediante el reoacutemetro para los mor-teros con SP1 y SP2 respectivamente la evolucioacuten de la ordenada en el origen (relacionada con la tensioacutenumbral) y de la pendiente (relacionada con la viscosidad plaacutestica)

Considerando cada mortero se observa poca variacioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen durantelos primeros 30 minutos en especial en los morteros a menor temperatura Posteriormente el valor se mo-difica a medida que pasa el tiempo y a mayor temperatura Tambieacuten se verifica el efecto significativo que tienela agitacioacuten sobre la viscosidad Se aprecian diferencias importantes en la pendiente de las curvas momentotorsor vs velocidad cuando se las compara con los mismos morteros mantenidos sin agitacioacuten Sin embargocomo tambieacuten lo muestran las Figuras 5 y 6 la agitacioacuten no influye de forma tan marcada en la ordenada en elorigen (tensioacuten umbral) confirmando los resultados obtenidos a nivel de HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

El fenoacutemeno de refluidificacioacuten indicado por un aumento de consistencia de los morteros durante los pri-meros 30 minutos que fuera especialmente observado cuando el material fue expuesto a baja temperaturase puede relacionar en el nivel reoloacutegico con una disminucioacuten de la tensioacuten de corte umbral El efecto seobserva con claridad en los morteros con SP2 mantenidos con agitacioacuten a 10deg C

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16 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Comparando morteros expuestos a diferentes temperaturas se observa que la ordenada al origen tiendea disminuir entre 10 y 40 ordmC En general no se encontraron marcadas diferencias entre los dos aditivos em-pleados sin embargo mientras la pendiente inicial de las curvas es similar en los morteros con SP1 (creceligeramente a 40 ordmC sin agitar y posee un miacutenimo para 20 ordmC agitado (Figura 5) esta muestra una tendenciacreciente con la temperatura en los morteros con SP2 (Figura 6)

En siacutentesis los resultados confirman que la temperatura constituye un factor que puede incrementar cierta

variabilidad en las propiedades de morteros y HAC Los cambios durante la primera hora parecen ser menoresa temperaturas intermedias en este caso 20 ordmC Para temperaturas maacutes elevadas se encontraron valores detensioacuten umbral decrecientes y niveles de consistencia y viscosidad similares sin embargo dichas propiedadesse modifican raacutepidamente a lo largo del tiempo en especial si las mezclas se mantienen agitadas En el otroextremo a bajas temperaturas puede ocurrir una refluidificacioacuten que se contrapone a la peacuterdida de fluidez tiacute-pica de las mezclas con cemento portland La influencia de ambos fenoacutemenos no es independiente del estadode agitacioacuten y consecuentemente tambieacuten es previsible una mayor variabilidad a bajas temperaturas

Figura 4 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro del mortero fabricado con el superplastificante SP1 a 10 20 30 y 40ordm C y su evolucioacutendurante 60 minutos

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17CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Figura 5 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP1

Figura 6 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP2

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18 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

4 CONCLUSIONES

Se estudioacute el efecto de la temperatura y de las condiciones de mantenimiento durante la primera hora enel comportamiento reoloacutegico de morteros caracteriacutesticos de HAC Dentro del intervalo de los paraacutemetros los

materiales y las variables estudiadas se pueden extraer las siguientes conclusiones

- La temperatura ambiental y la de los materiales tiene una gran influencia sobre las propiedades en frescodel material y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo En este sentido las temperaturas bajas (lt 20ordmC) pueden favorecer fenoacutemenos de refluidificacioacuten que pueden justificarse con base en una menor velocidadde adsorcioacuten del aditivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento Las temperaturas altas (gt 30 ordmC)pueden aumentar la fluidez inicial pero favorecen la peacuterdida de movilidad con sus consecuentes implicacionespraacutecticas de gran relevancia para el HAC

- Los efectos se verificaron tanto en determinaciones de tipo ingenieril (ensayo de consistencia) como en larespuesta reoloacutegica (reoacutemetro) Los paraacutemetros reoloacutegicos variaron significativamente en el tiempo conformecon la variacioacuten de temperatura Tanto la viscosidad plaacutestica como la tensioacuten umbral aumentaron durante laprimera hora aunque en los primeros 30 minutos el efecto sobre la viscosidad fue maacutes notorio

- Las condiciones de mantenimiento de las mezclas influyen significativamente sobre las propiedades enestado fresco Se encontroacute que en especial la viscosidad plaacutestica se modifica en mayor medida cuando losmorteros se someten a agitacioacuten perioacutedica

5 Agradecimientos

Los autores agradecen el soporte brindado a traveacutes del proyecto de investigacioacuten ldquoHabitat 2030 Ma-

teriales y componentesrdquo (PSS 11-2005 PSE-380000-2006-4 PSE-380000-2007-1) financiado por elMinisterio de Educacioacuten y Ciencia

Referencias

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19CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINETAILINGS AND POWER STATION FLY ASH

CA Charles-Cruz

School of Civil Engineering Autonomous University of Nuevo Leon Mexico (FIC-UANL)Researcher of the National Researchers Systems-Candidate LevelMember of the Concrete Technology Academic Body (FIC-UANL)

RESUMEN

Las partiacuteculas de desecho dentro de los intervalos de tamantildeo de limo fino tienen una disposicioacuten final en la que frecuentemente se mezclan con aguapara formar un lodo que se bombea a depoacutesitos donde ocurre la sedimentacioacuten de los soacutelidos El lsquosuelorsquo que resulta de esta operacioacuten tiene una estructuramuy suelta que lo hace difiacutecil extraer muestras y realizar pruebas Existe un intereacutes diverso en el comportamiento de estos materiales por ejemplo parael desarrollo posterior de aacutereas en las que se encuentran depositados

Este artiacuteculo describe la preparacioacuten de muestras muy sueltas de ceniza volante y de jales de mineriacutea de la produccioacuten de fluorita en un intento porreplicar la estructura de los rellenos depositados hidraacuteulicamente Tambieacuten se presentan aquiacute resultados parciales del programa de pruebas triaxiales rea-lizadas en estos materiales Se describen las dificultades de la preparacioacuten de las muestras asiacute como de la medicioacuten del e

max Se discute el uso del iacutendice

de dilatancia propuesto por Bolton (1986) para describir el comportamiento de estos depoacutesitos y se concluye que podriacutea necesitar cierta adaptacioacuten parasu uso en estos materiales El material presenta diversos grados de inestabilidad cuando se sujeta a cargas no drenadas lo cual puede depender del nivelde esfuerzos normales de la forma de las partiacuteculas y de la distribucioacuten de los tamantildeos

Palabras clave

rellenos hidraacuteulicos licuacioacuten dilatancia iacutendice relativo de dilatancia

ABSTRACT

Fine silt-sized waste particles are often disposed of by being mixed with water pumped to a void and allowed to sediment The resulting lsquosoilrsquo has avery loose structure which makes it difficult to sample and test There is interest in the behavior of these materials eg for redevelopment

This paper describes the preparation of very loose samples of pulverized fuel ash and mine tailings from fluorspar production in an attempt to replicatethe structure of hydraulically deposited fills The preliminary results of triaxial tests are also presented

Difficulties in sample preparation and measuring emax are described The use of Boltonrsquos (1986) relative dilatancy index to describe the behavior ofsuch deposits is discussed and it is concluded that it may need adapting for use with these materials The materials display varying degrees of instability inundrained loading that may be dependent on stress level and particle shape and size distribution

Keywords hydraulic fills liquefaction dilatancy relative dilatancy index

INTRODUCCIOacuteN

Hydraulically placed fills are a common form of disposal for industrial operations that generate largeamounts of fine-grained inert solid waste Such wastes are mixed with water and pumped as flowable slurryinto impoundments An inherent characteristic of the freshly sedimented material is its very open and loosestructure

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20 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Interest arises in the behavior of these very loose deposits both when evaluating the stability of impound-ment facilities and when considering the redevelopment potential of disposal sites For this reason there isgreat interest in the classification shear strength and compressibility behavior of such fills

This paper presents the results of index and triaxial tests on two hydraulically placed fill materials calciumfluoride (fluorspar) mine tailings from Glebe Mine Chesterfield Derbyshire and pulverized fuel ash (PFA) fromSkelton Grange Leeds West Yorkshire These materials were selected as representing two extremes of particleshape angular and rounded Due to the very loose nature of the deposits it was not possible to recover evennotionally undisturbed samples for testing therefore water pluviation of either initially dry material or slurrywas used to prepare samples for consolidation and triaxial testing

BACKGROUND

Interest in the geotechnical behavior of hydraulic fills may be broadly categorized as design and optimiza-tion of production and impoundment sites environmental impact and environmental risks of impoundments(including embankment safety) hydrogeological issues and site reuse These materials are typically of silt sizeDifficulty in investigating the geotechnical properties of hydraulic fills lies also in their heterogeneity Variationsover time arise due to changes in the mineral composition of the parent rock the minerals being extracted andthe methods of separation (crushing grinding use of surfactants etc) In addition the type of slurry deposi-tion (single point discharge or multiple point discharge) influences spatial variations within the impoundmentThis variability will affect the analysis of one site but also makes comparison between sites very difficult

The geotechnical properties of several different types of tailings can be found in the literature includingalumina red mud copper tailings (Qiu and Sego 2001) gold tailings (Stone et al 1994) and bauxite (Con-soli and Sills 2000) These papers focus on consolidation characteristics hydraulic conductivity and liquefac-

tion susceptibility due to their importance in impoundment design

The study of the engineering characteristics of PFA as a general fill can be traced back to the work on theuse of PFA as an embankment material by Raymond (1958) and Knight (1960) McLaren and DiGioia (1987)Gray and Lin (1972) Leonards and Bailey (1982) Martin et al (1990) Toth et al (1988) Parylak (1992)Okumura et al (1996) and Trivedi and Sud (1999b) also describe the use and engineering properties of PFAThere has also been work on the collapse behaviour of loose PFA deposits (Henau and Thijs 1985 Trivediand Sud 1999a)

It can be very difficult to take undisturbed samples of hydraulically placed fill because any disturbance(including stress relief at the bottom of a cased borehole) can lead to strength loss in loose non-cohesive de-

posits and instability of the base of any borehole Where the fill is very loose it is impossible to recover evennotionally undisturbed samples for laboratory testing which can hinder the correct characterization of suchdeposits Correlation between field and laboratory tests has been attempted to overcome this limitation egseismic cone penetration testing (SCPT) by Woeller et al (1996) piezocone testing by Davies (1999) andcone penetration testing (CPT) by Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (in press) Another approachto this difficulty has been to calibrate theoretical numerical models using either centrifugal model tests (Stone

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CA Charles-Cruz

et al 1994) or field studies (Consoli and Sills 2000) Theoretical modeling studies using large strain conso-lidation theory have been conducted by Cargill (1984) and Seneviratne et al (1996)

Hydraulically placed fills and embankments are susceptible to liquefaction under monotonic or cyclic loads

(see eg Fourie et al 2000 Ishihara 1993) As generally defined liquefaction is a sudden loss of shearstrength due to a rapid increase in pore water pressure The study of liquefaction phenomena in sands hasbeen extensive and there are a variety of empirical and theoretical approaches to assess liquefaction potential(Ng et al 2004 Verdugo and Ishihara 1996) However there has been less research on the effect of finesin the liquefaction process and on the study of this phenomenon for silty or clayey soils Finn et al (1994) at-tempt to summarise the effects of fines content on liquefaction resistance for both non-plastic and plastic finegrained soils According to their guidelines for non-plastic fines there is an increase in liquefaction resistancefor a silty sand compared to clean sand with same normalized standard penetration resistance (N1)60 thereis a decrease in liquefaction resistance with increasing fines content for materials with same gross void ratioand materials with the same void ratio in the sand skeleton have the same liquefaction resistance For the caseof plastic fines the modified Chinese criteria (after Finn et al op cit) suggest that soils that satisfy all fourrequirements ie

bull finer than 0005 mm le 10bull Liquid limit le 36bull Natural water contentge 092 LLbull Liquidity index IL le 07

are susceptible to liquefaction Yamamuro and Lade (1998) suggest that unlike the behaviour of cleansands where susceptibility to liquefaction increases with confining stress the liquefaction resistance of siltysands can initially increase with confining stress This is attributed to the silt particles producing meta-stablestructures at low confining stress Thevanayagam (1998) suggest a categorisation of behaviour of silty sandswith varying degrees of fines to which different structures and grain to grain contact may lead to different un-drained behaviours including limited instability and even liquefaction Guo and Prakash (1999) suggest thatsoil fabric and aging seem to slow down pore pressure generation and that a higher percent of plastic finesmay increase the liquefaction resistance of silty soils

SITE AND MATERIAL DESCRIPTION

Glebe Mine Tailings

Fluorspar (calcium fluoride) is the only major source of fluorine and is also used in the production of a wide

range of industrial products such as pharmaceuticals glass plastics (Notholt 1971) Glebe Mine is locatedin Stoney Middleton near Chesterfield Derbyshire Operations on site consist of fluorspar mining processingand tailings disposal

Fluorspar extraction is undertaken by crushing the parent rock which is then processed as a slurry so thatdifferent minerals can be separated gravimetrically using detergents The resulting tailings are mainly compo-sed of barites (40) limestone (33) and silica (25) A summary of the Geotechnical properties of Glebe

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Mine tailings is given in Table 1 A scanning electron micrograph (SEM) is shown in Figure 1a which showsoccasional subangular coarse particles and the predominantly angular and plate-like finer particles (D50=4m)

The active disposal lagoon at the site is sub-divided with one half being used as an active sluicing pond

while the partially dewatered tailings are being recovered from the other half The excavated material is used asback-fill within the active open cast mine This releases lagoon capacity and creates a sustainable waste cycle atthe mine The bulk remoulded tailings samples used in this study were taken from the latter area of the lagoon

Skelton Grange PFA

PFA or fly-ash is a waste from pulverized coal combustion for electricity generation It is the fine residuethat is collected by mechanical or static precipitators PFA is often transported locally by producing a water-based slurry which is pumped into sedimentation lagoons for disposal Once in the lagoon the PFA quicklysettles out to form a particulate mass while the water drains away PFA particles are typical spherical rangingin diameter from gt1m to 150m and due to the rapid cooling of the flue gases consist primarily of non-crystalline particles or glasses (about 80) and only a small amount of crystalline material (Cabrera et al1986) An SEM image of Skelton Grange PFA is shown in Figure 1b where the mainly spherical particles canbe observed Amorphous particles in Figure 1b are assumed to be unburned carbon

For this study PFA was obtained from the Skelton Grange lagoons in Leeds West Yorkshire where a landfillis currently being constructed over the 50 m deep PFA lagoon Details of the site and previous field investiga-tions are included in Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (2005) Figure 2 shows an aspect of theSkelton Grange Landfill Site where PFA is the underlying strata and the embankment material and of Glebemine tailings lagoon

Figure 1 SEM images of (a) Glebe Mine Tailings and (b) Skelton Grange PFA

(a) (b)

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CA Charles-Cruz

Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

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CA Charles-Cruz

Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

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CA Charles-Cruz

The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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28 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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30 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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31CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

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Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

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Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

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Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

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AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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7CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Ferrintildeo-Fierro Guerra-Cobiaacuten Bruster-Flores De Lira-Reyes Cavazos-Gonzaacutelez

Figura 2 Precipitaciones extremas en la cuenca del riacuteo Santa Catarina

El objetivo especiacutefico de la presa es amortiguar las crecientes (disminuir los picos de las avenidas) provo-cadas por huracanes o lluvias de alta intensidad con lo cual se pretende mitigar los dantildeos a la poblacioacuten yevitar inundaciones en el AMM

De acuerdo con la geologiacutea del lugar y aprovechando las paredes naturales del cantildeoacuten se disentildeoacute una corti-na de tipo piramidal con una profundidad de cimentacioacuten de 40 m y 70 m de altura de pared o cortina basede 25 m de ancho y 240 m de corona Cuenta con un ducto bajo rectangular de 6 m por lado que regularaacutelas avenidas de mediana intensidad hasta de 860 m3s-1 y un vertedor de 60 m de ancho en su parte alta quepermitiraacute regular el flujo hasta de 3400 m3s-1 en conjunto

La pared aguas arriba se construyoacute a base de precolados y en la pared aguas abajo un talud escalonadode 60 cm de peralte Esta cortina tiene la capacidad de retener hasta 90 millones de metros cuacutebicos La cons-truccioacuten de esta obra se programoacute en 2 etapas la primera consistioacute en la cimentacioacuten de 40 m de profundidadconsiderando la capacidad de soporte del estrato inferior iniciando en mayo del 2002 y finalizando en marzodel 2003 La segunda etapa fue la construccioacuten de la pared de la cortina de 70 m de altura iniciando enmarzo del 2003 y finalizando en junio del 2004 siendo 26 meses la duracioacuten total de la construccioacuten de lapresa (DYCUSA 2005)

En la etapa de construccioacuten se presentaron diferentes problemaacuteticas tales como rocas de gran tamantildeo enla excavacioacuten las cuales tuvieron que ser demolidas a base de explosivos reubicacioacuten de un acueducto de 24rdquode diaacutemetro y la red de energiacutea eleacutectrica existente pero la problemaacutetica maacutes importante fue el surgimiento

de aguas subaacutelveas asiacute como la inundacioacuten provocada por el huracaacuten Keith en plena excavacioacuten utilizaacutendoseequipos de bombeo de gran capacidad para su desalojo y control

En la construccioacuten de la PRP se utilizoacute concreto compactado con rodillo (CCR) debido a su mayor rapidezde colocacioacuten bajo calor de hidratacioacuten menor costo que los concretos convencionales y faacutecil fabricacioacutenSin embargo este tipo de concreto requirioacute de un estricto control de la calidad para asegurar que las resisten-cias reales fueran las esperadas Asiacute mismo se puso especial intencioacuten en todos los aspectos de unioacuten con los

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8 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONTROL DE INUNDACIONES EN ZONAS URBANAS CASO DE ESTUDIO PRESA ROMPE PICOSldquoCORRAL DE PALMASrdquo UBICADA EN SANTA CATARINA NUEVO LEOacuteN (MEacuteXICO)

demaacutes elementos integrantes de la cortina para evitar las grietas entre ellos por ser elementos con diferentesmoacutedulos de elasticidad utilizando para esto concreto convencional de resistencia especial que funcionoacute comoun elemento de unioacuten

La planeacioacuten de los procedimientos de construccioacuten asiacute como la maquinaria utilizada para la fabricacioacutentraslado y vaciado del concreto hicieron posible llegar a una colocacioacuten de 4500 m3 por diacutea Otro de los as-pectos utilizados en la construccioacuten de esta presa fueron los sistemas de cimbra deslizante en la construccioacutendel vertedor los cuales se modularon en 6 tramos de 10 m de ancho con colados continuos de concreto porespacio de 48 h estas cimbras estaban equipadas con bombas hidraacuteulicas que permitieron su propia elevacioacutendel sistema lo que permitioacute cumplir con los programas establecidos

3 RESULTADOS

La avenida de disentildeo de la presa tiene las caracteriacutesticas de un tiempo pico de 430 h gasto pico de 5943m3s-1 y tiempo base de 31 h y esta responde a un anaacutelisis de frecuencias cuyos datos contemplan el generadopor el huracaacuten Gilberto

En la Figura 3 se presentan las graficas del hidrograma de entrada y salida al funcionar la presa la curva decapacidades aacuterea asiacute como la ley de descargas al conjugarse el orificio bajo y vertedor La descarga maacuteximade la presa por sus obras de excedencia es de 3400 m3s-1 lo cual indica que reduce el gasto pico en un 43 y lo retarda alrededor de 12 h

Figura 3 Funcionamiento hidraacuteulico de la PRP para el evento del huracaacuten Emily

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9CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Ferrintildeo-Fierro Guerra-Cobiaacuten Bruster-Flores De Lira-Reyes Cavazos-Gonzaacutelez

Figura 4 Vista aeacuterea de la PRP Corral de Palmas despueacutes del evento del huracaacuten Emily

4 CONCLUSIONES

Este tipo de obras hidraacuteulicas son poco comunes por su elevado costo y funcionamiento solo en grandeseventos extraordinarios no almacenan agua para ninguacuten uso solo la retienen temporalmente para reducir el

pico de las crecientes (Figura 4) pero cuando las zonas urbanas que protegen son tan grandes y motores dedesarrollo de un paiacutes o regioacuten es importante que se vea como una inversioacuten de seguridad a la comunidad yno como un gasto excesivo El costo total de esta obra fue del orden de 46 millones de doacutelares un costoque vale la pena ya que se han invertido mayores cantidades a lo largo de la historia de esta zona urbana enremediacioacuten de dantildeos por inundaciones

Finalmente la presa cumplioacute con su objetivo ya que el 20 de julio del 2005 ocurrioacute el huracaacuten Emily contrayectoria semejante a Gilberto pero este huracaacuten no se presentoacute con la intensidad de lluvia requerida parahacer funcionar el vertedor y solo se reguloacute alrededor de 10000000 m3 haciendo descargar la presa soacutelopor el ducto inferior regulando la creciente y mitigando totalmente los riesgos de inundacioacuten en la AMM Enla Figura 3 se observa una imagen de la presa horas despueacutes de este evento

REFERENCIAS

1 Berga L (2006) ldquoEl papel de las presas en la mitigacioacuten de las inundaciones The role of dams in flood mitigationrdquo Revista Ingenieriacutea CivilCEDEX ISBN 0213-8468 Edicioacuten Nordm 144 pp 7-13 Enero 2007

2 Desarrollo y Construcciones Urbanas SA DE CV (DYCUSA) httpwwwdycusacom consulta realizada en noviembre de 2007

3 Gonzaacutelez G R (1973) La lluvia en Monterrey Nuevo Leoacuten Estudio cronoloacutegico y probabiacutelistico Boletiacuten bimestral de la divisioacuten de cienciasagropecuarias y mariacutetimas de ITESM 1471-7

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10 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROSREOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTO

COMPACTANTE

J roncero1B Barragaacuten2 y R Zerbino3

1 BASF Construction Chemicals Espantildea SL 2 Dpto de Ingenieriacutea de la Construccioacuten Universitat Politegravecnica de Catalunya Espantildea 3 CONICET-LEMIT-Facultadde Ingenieriacutea UNLP La Plata Argentina

RESUMEN

La temperatura ambiental puede alterar significativamente el comportamiento en fresco del Hormigoacuten Autocompactante (HAC) y portanto afectar la calidad durante la produccioacuten En este trabajo se presentan los resultados de un estudio experimental en el que se evaluoacute elefecto de la variacioacuten de la temperatura dentro de un amplio intervalo (10-40ordm C) sobre las propiedades del mortero en estado fresco Paraello se tomaron como referencia las proporciones de los materiales componentes empleadas para preparar HAC La evaluacioacuten contempla elanaacutelisis de los paraacutemetros reoloacutegicos baacutesicos (tensioacuten umbral y viscosidad) y ensayos ingenieriles (mesa de sacudidas modificado) Los resul-tados muestran una gran influencia de la temperatura tanto en la viscosidad plaacutestica como en el valor de la tensioacuten umbral lo que permiteconcluir que su efecto no debe despreciarse a la hora de producir HAC

1 Introduccioacuten

Al igual que en el hormigoacuten convencional en el hormigoacuten autocompactante (HAC) la temperatura eltiempo de espera y las condiciones en las que se mantiene el material durante ese tiempo de espera (reposo oagitacioacuten) afectaraacuten significativamente la trabajabilidad o autocompactabilidad del hormigoacuten Al estudiar losefectos de estos paraacutemetros conjunta o separadamente se observoacute una notable influencia de dichos condi-cionantes sobre diferentes tipos de HAC (Zerbino et al 2006)

Es habitual que debido fundamentalmente a los distintos tipos de cementos adiciones y aditivos quiacutemicosque pueden emplearse en la fabricacioacuten del hormigoacuten no pueden generalizarse los diferentes comportamien-tos recogidos en la bibliografiacutea siendo necesario realizar evaluaciones en funcioacuten de los materiales con losque realmente se trabajaraacute En este sentido los ensayos sobre morteros representan una herramienta sencillapara poder evaluar raacutepida y efectivamente la respuesta de las diferentes combinaciones

Los efectos de la temperatura sobre la tensioacuten umbral y la viscosidad de los morteros y la influenciadel tipo de cemento y superplastificante han sido estudiados anteriormente por ejemplo se ha verificadouna importante influencia de la temperatura sobre los paraacutemetros reoloacutegicos incluso mostrando resultadosambiguos para diferentes combinaciones superplastificante-cemento (Golaszewski 2006) A partir de otrosestudios (Hammer y Wallevik 2005) surgioacute que no se debe esperar que la consistencia de una pasta esteacute

directamente relacionada con la del hormigoacuten obtenido con la misma sin embargo es de esperar una mejorcorrelacioacuten entre los paraacutemetros reoloacutegicos del mortero y del hormigoacuten elaborado con el mismo conjunto demateriales

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11CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Si bien la potencia de las medidas reoloacutegicas obtenidas mediante viscosiacutemetros es indiscutible (auacuten con la variabilidad que existe entre los resultados de diferentes equipos) los ensayos ingenieriles resultan de granintereacutes praacutectico ya que muchas veces brindan valores posibles de ser relacionados con los paraacutemetros reoloacute-gicos baacutesicos como lo son la tensioacuten umbral y la viscosidad plaacutestica

En este trabajo se estudia la influencia de la temperatura el transcurso del tiempo y las condiciones demantenimiento sobre la fase mortero de dos mezclas de HAC Cabe notar que sobre dichos hormigones serealizaron estudios equivalentes que se presentan en forma paralela (Zerbino et al 2008) trabajando con valores de temperatura similares y los mismos tipos de materiales componentes Entre los resultados se inclu- yen los paraacutemetros reoloacutegicos obtenidos mediante un reoacutemetro y se analizan conjuntamente con el comporta-miento observado en el ensayo de la mesa de sacudidas pero en este caso sin imprimir golpes De manerageneral se ha observado que la temperatura ambiental y de los materiales tiene una gran influencia sobre laspropiedades en fresco del mortero y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo que los paraacutemetros reo-loacutegicos variacutean significativamente en el tiempo por el efecto de la temperatura y que la presencia de agitacioacutenmodifica las propiedades en estado fresco

2 DETALLES EXPERIMENTALES

Los morteros fueron preparados empleando los mismos materiales y tomando en consideracioacuten las propor-ciones utilizadas en dos HACs (Zerbino et al 2008) Seguacuten se indica en la Tabla 1 estas mezclas difierenbaacutesicamente en el tamantildeo maacuteximo del aacuterido utilizado Se emplearon aacuteridos calizos de machaqueo cementoCEM I 425R y dos superplastificantes diferentes ambos de base policarboxilato designados como SP1 (Gle-nium C355) y SP2 (Glenium C303 SCC) La principal diferencia entre ambos aditivos radica en que mientrasSP1 es un superplastificante puro SP2 incorpora en su formulacioacuten un aditivo modificador de viscosidad(cohesionante) con el fin de mejorar la estabilidad frente a segregacioacuten yo exudacioacuten

Conforme muestra la Tabla 1 para fabricar los HAC se habiacutea empleado una mezcla de dos arenas detamantildeos 0-2 mm y 0-4 mm en las proporciones 64 y 36 respectivamente La granulometriacutea de dichasarenas y la curva compuesta se muestran en la Figura 1 Para realizar los estudios sobre morteros las arenasse mezclaron en la proporcioacuten indicada y posteriormente la mezcla se tamizoacute con un tamiz de 2 mm ya quees el tamantildeo maacuteximo de partiacutecula que admite el reoacutemetro

Tabla 1 Proporciones (kgm3) de los hormigones (Zerbino et al 2006) empleados como referencia para preparar los morteros

Tipo de HormigoacutenHAC-12 HAC-20

CEM I 425R 362 334

Filler 109 100

Arena 0-2 mm 710 602

Arena 0-5 mm 398 337

Grava 5-12 mm 526 447

Grava 12-18 mm --- 328

Agua 181 167

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12 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Para evaluar los paraacutemetros reoloacutegicos de los morteros se empleoacute un reoacutemetro Viskomat NT de Schlei-binger con control de temperatura mediante recirculacioacuten de agua La Tabla 2 muestra la dosificacioacuten de losmorteros obtenida con base en la de los hormigones indicados en la Tabla 1 considerando la fraccioacuten de lasarenas menor que 2 mm

Se adoptaron como temperaturas de ensayo las de 10 20 30 y 40 ordmC Los materiales se mantuvieron 24horas a la temperatura de ensayo previo a la realizacioacuten de los mismos

Los morteros se prepararon a la temperatura ambiente y una vez fabricados se mantuvieron a la tem-peratura requerida en nevera o estufa seguacuten procediacutea Se evaluoacute la evolucioacuten durante 60 minutos de laspropiedades en fresco considerando dos situaciones diferentes agitacioacuten constante y reposo Los morterosmantenidos en reposo fueron agitados durante 1 minuto antes de cada medida

La fluidez se determinoacute empleando el meacutetodo de la mesa de sacudidas (UNE 83811) midiendo el diaacute-metro medio del mortero una vez levantado el cono con la diferencia de que el mortero no fue compactado

Tabla 2 Composicioacuten de los morteros (kgm3)

CEM I 425R 527

Mezcla de Arenas 0-2 0-5 mm con Oslash lt 2 mm 1449

filler 158

Agua 255 (ac = 048)

Superplastifi

cante 11 (spc = 209)

Figura 1 Distribucioacuten granulomeacutetrica de las arenas para fabricar los morteros

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13CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

mediante golpes como se describe en la norma Los resultados se expresan como porcentaje de consistenciatal y como indica la norma

En los ensayos con el reoacutemetro el mortero se somete a una velocidad de giro creciente hasta 150 rpm en

3 minutos donde ademaacutes se consigue estabilizar la temperatura mediante recirculacioacuten de agua La medi-cioacuten de los paraacutemetros reoloacutegicos se realizoacute empleando la rampa decreciente cuya duracioacuten es tambieacuten de 3minutos Todas las determinaciones tanto la mesa de sacudidas como los paraacutemetros reoloacutegicos se realizaronal finalizar el mezclado a los 30 y a los 60 minutos

3 RESULTADOS Y DISCUSION

31 La consistencia

Los resultados de consistencia obtenidos con la mesa de sacudidas para los dos superplastificantes estu-diados y su evolucioacuten en el tiempo se muestran en la Figura 2 Es posible observar que con ambos aditivosse da el fenoacutemeno de refluidificacioacuten a bajas temperaturas siendo maacutes acusado en presencia de agitacioacutenespecialmente a 20deg C Este fenoacutemeno se manifiesta por un aumento de la consistencia del mortero especial-mente durante los primeros 30 minutos despueacutes de su fabricacioacuten y esto se atribuye a una lenta adsorcioacuten deladitivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento En los morteros preparados a 10deg C se mantienela fluidez auacuten a los 60 minutos mientras que los expuestos a 20deg C comienzan a perder fluidez luego de 30minutos

Tambieacuten se aprecia que la fluidez a 10deg C fue menor que a 20deg C lo que resulta consistente con las ob-servaciones de otros autores (Pellerin et al 2005) y con los resultados sobre HACs elaborados con el mismo

tipo de materiales (Zerbino et al 2008) Por encima de los 20deg C la consistencia inicial se mantiene praacutecti-camente constante

A temperaturas superiores a los 30deg C no se observa el fenoacutemeno de refluidificacioacuten y los morteros expe-rimentan como era de esperar una notable peacuterdida de consistencia con el tiempo En general en presenciade agitacioacuten constante la peacuterdida de consistencia es mucho mayor que en el caso de los morteros que semantienen en reposo este hecho ha de tenerse en consideracioacuten para el uso y la aplicacioacuten del HAC

32 Los paraacutemetros reoloacutegicos

Los paraacutemetros reoloacutegicos se evaluaron al mismo tiempo que la consistencia La Figura 3 muestra el efecto

de la temperatura en el comportamiento reoloacutegico de los morteros preparados con los dos superplastificantesjusto despueacutes de su fabricacioacuten Se observa que la temperatura influye significativamente en la viscosidad plaacutes-tica (relacionada con la pendiente del graacutefico momento torsor-velocidad) sin afectar tanto la tensioacuten umbral(relacionada con la ordenada en el origen) Estos resultados siguen una tendencia similar a la anteriormenteobservada sobre los HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

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14 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Figura 2 Evolucioacuten de la consistencia de los morteros en funcioacuten de la temperatura de ensayo en presencia o no de agitacioacuteny de alguacuten tipo de superplastificante

Figura 3 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de los morteros fabricados con los superplastificantes SP1 y SP2 justodespueacutes de su fabricacioacuten

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15CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

En la Figura 4 se muestra a modo de ejemplo la evolucioacuten durante 60 minutos de la respuesta reoloacutegicadel mortero preparado con SP1 y sometido a de agitacioacuten constante Se aprecian pocos cambios a 10deg Ccon ligeras modificaciones en los paraacutemetros reoloacutegicos durante la primera hora a los 20degC se verifica unincremento de la viscosidad y de la tensioacuten umbral entre las curvas obtenidas a 30 y a 60 minutos mientras

que en los expuestos a 30 oacute 40deg C se verifica un cambio substancial en las medidas del reoacutemetro

Una raacutepida observacioacuten permite verificar que el efecto de la temperatura en las propiedades en estadofresco es notable tanto en la consistencia (Figura 2) como en los paraacutemetros reoloacutegicos Como era previsibleel efecto fue maacutes significativo a altas temperaturas Para facilitar el anaacutelisis en las Figuras 5 y 6 se representancon base en las curvas del momento torsor vs la velocidad obtenidas mediante el reoacutemetro para los mor-teros con SP1 y SP2 respectivamente la evolucioacuten de la ordenada en el origen (relacionada con la tensioacutenumbral) y de la pendiente (relacionada con la viscosidad plaacutestica)

Considerando cada mortero se observa poca variacioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen durantelos primeros 30 minutos en especial en los morteros a menor temperatura Posteriormente el valor se mo-difica a medida que pasa el tiempo y a mayor temperatura Tambieacuten se verifica el efecto significativo que tienela agitacioacuten sobre la viscosidad Se aprecian diferencias importantes en la pendiente de las curvas momentotorsor vs velocidad cuando se las compara con los mismos morteros mantenidos sin agitacioacuten Sin embargocomo tambieacuten lo muestran las Figuras 5 y 6 la agitacioacuten no influye de forma tan marcada en la ordenada en elorigen (tensioacuten umbral) confirmando los resultados obtenidos a nivel de HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

El fenoacutemeno de refluidificacioacuten indicado por un aumento de consistencia de los morteros durante los pri-meros 30 minutos que fuera especialmente observado cuando el material fue expuesto a baja temperaturase puede relacionar en el nivel reoloacutegico con una disminucioacuten de la tensioacuten de corte umbral El efecto seobserva con claridad en los morteros con SP2 mantenidos con agitacioacuten a 10deg C

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16 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Comparando morteros expuestos a diferentes temperaturas se observa que la ordenada al origen tiendea disminuir entre 10 y 40 ordmC En general no se encontraron marcadas diferencias entre los dos aditivos em-pleados sin embargo mientras la pendiente inicial de las curvas es similar en los morteros con SP1 (creceligeramente a 40 ordmC sin agitar y posee un miacutenimo para 20 ordmC agitado (Figura 5) esta muestra una tendenciacreciente con la temperatura en los morteros con SP2 (Figura 6)

En siacutentesis los resultados confirman que la temperatura constituye un factor que puede incrementar cierta

variabilidad en las propiedades de morteros y HAC Los cambios durante la primera hora parecen ser menoresa temperaturas intermedias en este caso 20 ordmC Para temperaturas maacutes elevadas se encontraron valores detensioacuten umbral decrecientes y niveles de consistencia y viscosidad similares sin embargo dichas propiedadesse modifican raacutepidamente a lo largo del tiempo en especial si las mezclas se mantienen agitadas En el otroextremo a bajas temperaturas puede ocurrir una refluidificacioacuten que se contrapone a la peacuterdida de fluidez tiacute-pica de las mezclas con cemento portland La influencia de ambos fenoacutemenos no es independiente del estadode agitacioacuten y consecuentemente tambieacuten es previsible una mayor variabilidad a bajas temperaturas

Figura 4 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro del mortero fabricado con el superplastificante SP1 a 10 20 30 y 40ordm C y su evolucioacutendurante 60 minutos

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17CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Figura 5 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP1

Figura 6 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP2

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18 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

4 CONCLUSIONES

Se estudioacute el efecto de la temperatura y de las condiciones de mantenimiento durante la primera hora enel comportamiento reoloacutegico de morteros caracteriacutesticos de HAC Dentro del intervalo de los paraacutemetros los

materiales y las variables estudiadas se pueden extraer las siguientes conclusiones

- La temperatura ambiental y la de los materiales tiene una gran influencia sobre las propiedades en frescodel material y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo En este sentido las temperaturas bajas (lt 20ordmC) pueden favorecer fenoacutemenos de refluidificacioacuten que pueden justificarse con base en una menor velocidadde adsorcioacuten del aditivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento Las temperaturas altas (gt 30 ordmC)pueden aumentar la fluidez inicial pero favorecen la peacuterdida de movilidad con sus consecuentes implicacionespraacutecticas de gran relevancia para el HAC

- Los efectos se verificaron tanto en determinaciones de tipo ingenieril (ensayo de consistencia) como en larespuesta reoloacutegica (reoacutemetro) Los paraacutemetros reoloacutegicos variaron significativamente en el tiempo conformecon la variacioacuten de temperatura Tanto la viscosidad plaacutestica como la tensioacuten umbral aumentaron durante laprimera hora aunque en los primeros 30 minutos el efecto sobre la viscosidad fue maacutes notorio

- Las condiciones de mantenimiento de las mezclas influyen significativamente sobre las propiedades enestado fresco Se encontroacute que en especial la viscosidad plaacutestica se modifica en mayor medida cuando losmorteros se someten a agitacioacuten perioacutedica

5 Agradecimientos

Los autores agradecen el soporte brindado a traveacutes del proyecto de investigacioacuten ldquoHabitat 2030 Ma-

teriales y componentesrdquo (PSS 11-2005 PSE-380000-2006-4 PSE-380000-2007-1) financiado por elMinisterio de Educacioacuten y Ciencia

Referencias

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2 HAMMER TA y WALLEVIK JE (2005) On the correlations between rheology of paste mortar and concrete en Proc 2nd North American Conference on theDesign and Use of Self- Consolidating Concrete and 4th Int RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete Ed SP Shah pp 615-620

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19CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINETAILINGS AND POWER STATION FLY ASH

CA Charles-Cruz

School of Civil Engineering Autonomous University of Nuevo Leon Mexico (FIC-UANL)Researcher of the National Researchers Systems-Candidate LevelMember of the Concrete Technology Academic Body (FIC-UANL)

RESUMEN

Las partiacuteculas de desecho dentro de los intervalos de tamantildeo de limo fino tienen una disposicioacuten final en la que frecuentemente se mezclan con aguapara formar un lodo que se bombea a depoacutesitos donde ocurre la sedimentacioacuten de los soacutelidos El lsquosuelorsquo que resulta de esta operacioacuten tiene una estructuramuy suelta que lo hace difiacutecil extraer muestras y realizar pruebas Existe un intereacutes diverso en el comportamiento de estos materiales por ejemplo parael desarrollo posterior de aacutereas en las que se encuentran depositados

Este artiacuteculo describe la preparacioacuten de muestras muy sueltas de ceniza volante y de jales de mineriacutea de la produccioacuten de fluorita en un intento porreplicar la estructura de los rellenos depositados hidraacuteulicamente Tambieacuten se presentan aquiacute resultados parciales del programa de pruebas triaxiales rea-lizadas en estos materiales Se describen las dificultades de la preparacioacuten de las muestras asiacute como de la medicioacuten del e

max Se discute el uso del iacutendice

de dilatancia propuesto por Bolton (1986) para describir el comportamiento de estos depoacutesitos y se concluye que podriacutea necesitar cierta adaptacioacuten parasu uso en estos materiales El material presenta diversos grados de inestabilidad cuando se sujeta a cargas no drenadas lo cual puede depender del nivelde esfuerzos normales de la forma de las partiacuteculas y de la distribucioacuten de los tamantildeos

Palabras clave

rellenos hidraacuteulicos licuacioacuten dilatancia iacutendice relativo de dilatancia

ABSTRACT

Fine silt-sized waste particles are often disposed of by being mixed with water pumped to a void and allowed to sediment The resulting lsquosoilrsquo has avery loose structure which makes it difficult to sample and test There is interest in the behavior of these materials eg for redevelopment

This paper describes the preparation of very loose samples of pulverized fuel ash and mine tailings from fluorspar production in an attempt to replicatethe structure of hydraulically deposited fills The preliminary results of triaxial tests are also presented

Difficulties in sample preparation and measuring emax are described The use of Boltonrsquos (1986) relative dilatancy index to describe the behavior ofsuch deposits is discussed and it is concluded that it may need adapting for use with these materials The materials display varying degrees of instability inundrained loading that may be dependent on stress level and particle shape and size distribution

Keywords hydraulic fills liquefaction dilatancy relative dilatancy index

INTRODUCCIOacuteN

Hydraulically placed fills are a common form of disposal for industrial operations that generate largeamounts of fine-grained inert solid waste Such wastes are mixed with water and pumped as flowable slurryinto impoundments An inherent characteristic of the freshly sedimented material is its very open and loosestructure

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20 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Interest arises in the behavior of these very loose deposits both when evaluating the stability of impound-ment facilities and when considering the redevelopment potential of disposal sites For this reason there isgreat interest in the classification shear strength and compressibility behavior of such fills

This paper presents the results of index and triaxial tests on two hydraulically placed fill materials calciumfluoride (fluorspar) mine tailings from Glebe Mine Chesterfield Derbyshire and pulverized fuel ash (PFA) fromSkelton Grange Leeds West Yorkshire These materials were selected as representing two extremes of particleshape angular and rounded Due to the very loose nature of the deposits it was not possible to recover evennotionally undisturbed samples for testing therefore water pluviation of either initially dry material or slurrywas used to prepare samples for consolidation and triaxial testing

BACKGROUND

Interest in the geotechnical behavior of hydraulic fills may be broadly categorized as design and optimiza-tion of production and impoundment sites environmental impact and environmental risks of impoundments(including embankment safety) hydrogeological issues and site reuse These materials are typically of silt sizeDifficulty in investigating the geotechnical properties of hydraulic fills lies also in their heterogeneity Variationsover time arise due to changes in the mineral composition of the parent rock the minerals being extracted andthe methods of separation (crushing grinding use of surfactants etc) In addition the type of slurry deposi-tion (single point discharge or multiple point discharge) influences spatial variations within the impoundmentThis variability will affect the analysis of one site but also makes comparison between sites very difficult

The geotechnical properties of several different types of tailings can be found in the literature includingalumina red mud copper tailings (Qiu and Sego 2001) gold tailings (Stone et al 1994) and bauxite (Con-soli and Sills 2000) These papers focus on consolidation characteristics hydraulic conductivity and liquefac-

tion susceptibility due to their importance in impoundment design

The study of the engineering characteristics of PFA as a general fill can be traced back to the work on theuse of PFA as an embankment material by Raymond (1958) and Knight (1960) McLaren and DiGioia (1987)Gray and Lin (1972) Leonards and Bailey (1982) Martin et al (1990) Toth et al (1988) Parylak (1992)Okumura et al (1996) and Trivedi and Sud (1999b) also describe the use and engineering properties of PFAThere has also been work on the collapse behaviour of loose PFA deposits (Henau and Thijs 1985 Trivediand Sud 1999a)

It can be very difficult to take undisturbed samples of hydraulically placed fill because any disturbance(including stress relief at the bottom of a cased borehole) can lead to strength loss in loose non-cohesive de-

posits and instability of the base of any borehole Where the fill is very loose it is impossible to recover evennotionally undisturbed samples for laboratory testing which can hinder the correct characterization of suchdeposits Correlation between field and laboratory tests has been attempted to overcome this limitation egseismic cone penetration testing (SCPT) by Woeller et al (1996) piezocone testing by Davies (1999) andcone penetration testing (CPT) by Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (in press) Another approachto this difficulty has been to calibrate theoretical numerical models using either centrifugal model tests (Stone

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CA Charles-Cruz

et al 1994) or field studies (Consoli and Sills 2000) Theoretical modeling studies using large strain conso-lidation theory have been conducted by Cargill (1984) and Seneviratne et al (1996)

Hydraulically placed fills and embankments are susceptible to liquefaction under monotonic or cyclic loads

(see eg Fourie et al 2000 Ishihara 1993) As generally defined liquefaction is a sudden loss of shearstrength due to a rapid increase in pore water pressure The study of liquefaction phenomena in sands hasbeen extensive and there are a variety of empirical and theoretical approaches to assess liquefaction potential(Ng et al 2004 Verdugo and Ishihara 1996) However there has been less research on the effect of finesin the liquefaction process and on the study of this phenomenon for silty or clayey soils Finn et al (1994) at-tempt to summarise the effects of fines content on liquefaction resistance for both non-plastic and plastic finegrained soils According to their guidelines for non-plastic fines there is an increase in liquefaction resistancefor a silty sand compared to clean sand with same normalized standard penetration resistance (N1)60 thereis a decrease in liquefaction resistance with increasing fines content for materials with same gross void ratioand materials with the same void ratio in the sand skeleton have the same liquefaction resistance For the caseof plastic fines the modified Chinese criteria (after Finn et al op cit) suggest that soils that satisfy all fourrequirements ie

bull finer than 0005 mm le 10bull Liquid limit le 36bull Natural water contentge 092 LLbull Liquidity index IL le 07

are susceptible to liquefaction Yamamuro and Lade (1998) suggest that unlike the behaviour of cleansands where susceptibility to liquefaction increases with confining stress the liquefaction resistance of siltysands can initially increase with confining stress This is attributed to the silt particles producing meta-stablestructures at low confining stress Thevanayagam (1998) suggest a categorisation of behaviour of silty sandswith varying degrees of fines to which different structures and grain to grain contact may lead to different un-drained behaviours including limited instability and even liquefaction Guo and Prakash (1999) suggest thatsoil fabric and aging seem to slow down pore pressure generation and that a higher percent of plastic finesmay increase the liquefaction resistance of silty soils

SITE AND MATERIAL DESCRIPTION

Glebe Mine Tailings

Fluorspar (calcium fluoride) is the only major source of fluorine and is also used in the production of a wide

range of industrial products such as pharmaceuticals glass plastics (Notholt 1971) Glebe Mine is locatedin Stoney Middleton near Chesterfield Derbyshire Operations on site consist of fluorspar mining processingand tailings disposal

Fluorspar extraction is undertaken by crushing the parent rock which is then processed as a slurry so thatdifferent minerals can be separated gravimetrically using detergents The resulting tailings are mainly compo-sed of barites (40) limestone (33) and silica (25) A summary of the Geotechnical properties of Glebe

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Mine tailings is given in Table 1 A scanning electron micrograph (SEM) is shown in Figure 1a which showsoccasional subangular coarse particles and the predominantly angular and plate-like finer particles (D50=4m)

The active disposal lagoon at the site is sub-divided with one half being used as an active sluicing pond

while the partially dewatered tailings are being recovered from the other half The excavated material is used asback-fill within the active open cast mine This releases lagoon capacity and creates a sustainable waste cycle atthe mine The bulk remoulded tailings samples used in this study were taken from the latter area of the lagoon

Skelton Grange PFA

PFA or fly-ash is a waste from pulverized coal combustion for electricity generation It is the fine residuethat is collected by mechanical or static precipitators PFA is often transported locally by producing a water-based slurry which is pumped into sedimentation lagoons for disposal Once in the lagoon the PFA quicklysettles out to form a particulate mass while the water drains away PFA particles are typical spherical rangingin diameter from gt1m to 150m and due to the rapid cooling of the flue gases consist primarily of non-crystalline particles or glasses (about 80) and only a small amount of crystalline material (Cabrera et al1986) An SEM image of Skelton Grange PFA is shown in Figure 1b where the mainly spherical particles canbe observed Amorphous particles in Figure 1b are assumed to be unburned carbon

For this study PFA was obtained from the Skelton Grange lagoons in Leeds West Yorkshire where a landfillis currently being constructed over the 50 m deep PFA lagoon Details of the site and previous field investiga-tions are included in Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (2005) Figure 2 shows an aspect of theSkelton Grange Landfill Site where PFA is the underlying strata and the embankment material and of Glebemine tailings lagoon

Figure 1 SEM images of (a) Glebe Mine Tailings and (b) Skelton Grange PFA

(a) (b)

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CA Charles-Cruz

Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

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CA Charles-Cruz

Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

~ ~

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

~

~

~

~

~

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27CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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28 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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30 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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31CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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34 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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35CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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36 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

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10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

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LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

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Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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8 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONTROL DE INUNDACIONES EN ZONAS URBANAS CASO DE ESTUDIO PRESA ROMPE PICOSldquoCORRAL DE PALMASrdquo UBICADA EN SANTA CATARINA NUEVO LEOacuteN (MEacuteXICO)

demaacutes elementos integrantes de la cortina para evitar las grietas entre ellos por ser elementos con diferentesmoacutedulos de elasticidad utilizando para esto concreto convencional de resistencia especial que funcionoacute comoun elemento de unioacuten

La planeacioacuten de los procedimientos de construccioacuten asiacute como la maquinaria utilizada para la fabricacioacutentraslado y vaciado del concreto hicieron posible llegar a una colocacioacuten de 4500 m3 por diacutea Otro de los as-pectos utilizados en la construccioacuten de esta presa fueron los sistemas de cimbra deslizante en la construccioacutendel vertedor los cuales se modularon en 6 tramos de 10 m de ancho con colados continuos de concreto porespacio de 48 h estas cimbras estaban equipadas con bombas hidraacuteulicas que permitieron su propia elevacioacutendel sistema lo que permitioacute cumplir con los programas establecidos

3 RESULTADOS

La avenida de disentildeo de la presa tiene las caracteriacutesticas de un tiempo pico de 430 h gasto pico de 5943m3s-1 y tiempo base de 31 h y esta responde a un anaacutelisis de frecuencias cuyos datos contemplan el generadopor el huracaacuten Gilberto

En la Figura 3 se presentan las graficas del hidrograma de entrada y salida al funcionar la presa la curva decapacidades aacuterea asiacute como la ley de descargas al conjugarse el orificio bajo y vertedor La descarga maacuteximade la presa por sus obras de excedencia es de 3400 m3s-1 lo cual indica que reduce el gasto pico en un 43 y lo retarda alrededor de 12 h

Figura 3 Funcionamiento hidraacuteulico de la PRP para el evento del huracaacuten Emily

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9CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Ferrintildeo-Fierro Guerra-Cobiaacuten Bruster-Flores De Lira-Reyes Cavazos-Gonzaacutelez

Figura 4 Vista aeacuterea de la PRP Corral de Palmas despueacutes del evento del huracaacuten Emily

4 CONCLUSIONES

Este tipo de obras hidraacuteulicas son poco comunes por su elevado costo y funcionamiento solo en grandeseventos extraordinarios no almacenan agua para ninguacuten uso solo la retienen temporalmente para reducir el

pico de las crecientes (Figura 4) pero cuando las zonas urbanas que protegen son tan grandes y motores dedesarrollo de un paiacutes o regioacuten es importante que se vea como una inversioacuten de seguridad a la comunidad yno como un gasto excesivo El costo total de esta obra fue del orden de 46 millones de doacutelares un costoque vale la pena ya que se han invertido mayores cantidades a lo largo de la historia de esta zona urbana enremediacioacuten de dantildeos por inundaciones

Finalmente la presa cumplioacute con su objetivo ya que el 20 de julio del 2005 ocurrioacute el huracaacuten Emily contrayectoria semejante a Gilberto pero este huracaacuten no se presentoacute con la intensidad de lluvia requerida parahacer funcionar el vertedor y solo se reguloacute alrededor de 10000000 m3 haciendo descargar la presa soacutelopor el ducto inferior regulando la creciente y mitigando totalmente los riesgos de inundacioacuten en la AMM Enla Figura 3 se observa una imagen de la presa horas despueacutes de este evento

REFERENCIAS

1 Berga L (2006) ldquoEl papel de las presas en la mitigacioacuten de las inundaciones The role of dams in flood mitigationrdquo Revista Ingenieriacutea CivilCEDEX ISBN 0213-8468 Edicioacuten Nordm 144 pp 7-13 Enero 2007

2 Desarrollo y Construcciones Urbanas SA DE CV (DYCUSA) httpwwwdycusacom consulta realizada en noviembre de 2007

3 Gonzaacutelez G R (1973) La lluvia en Monterrey Nuevo Leoacuten Estudio cronoloacutegico y probabiacutelistico Boletiacuten bimestral de la divisioacuten de cienciasagropecuarias y mariacutetimas de ITESM 1471-7

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10 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROSREOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTO

COMPACTANTE

J roncero1B Barragaacuten2 y R Zerbino3

1 BASF Construction Chemicals Espantildea SL 2 Dpto de Ingenieriacutea de la Construccioacuten Universitat Politegravecnica de Catalunya Espantildea 3 CONICET-LEMIT-Facultadde Ingenieriacutea UNLP La Plata Argentina

RESUMEN

La temperatura ambiental puede alterar significativamente el comportamiento en fresco del Hormigoacuten Autocompactante (HAC) y portanto afectar la calidad durante la produccioacuten En este trabajo se presentan los resultados de un estudio experimental en el que se evaluoacute elefecto de la variacioacuten de la temperatura dentro de un amplio intervalo (10-40ordm C) sobre las propiedades del mortero en estado fresco Paraello se tomaron como referencia las proporciones de los materiales componentes empleadas para preparar HAC La evaluacioacuten contempla elanaacutelisis de los paraacutemetros reoloacutegicos baacutesicos (tensioacuten umbral y viscosidad) y ensayos ingenieriles (mesa de sacudidas modificado) Los resul-tados muestran una gran influencia de la temperatura tanto en la viscosidad plaacutestica como en el valor de la tensioacuten umbral lo que permiteconcluir que su efecto no debe despreciarse a la hora de producir HAC

1 Introduccioacuten

Al igual que en el hormigoacuten convencional en el hormigoacuten autocompactante (HAC) la temperatura eltiempo de espera y las condiciones en las que se mantiene el material durante ese tiempo de espera (reposo oagitacioacuten) afectaraacuten significativamente la trabajabilidad o autocompactabilidad del hormigoacuten Al estudiar losefectos de estos paraacutemetros conjunta o separadamente se observoacute una notable influencia de dichos condi-cionantes sobre diferentes tipos de HAC (Zerbino et al 2006)

Es habitual que debido fundamentalmente a los distintos tipos de cementos adiciones y aditivos quiacutemicosque pueden emplearse en la fabricacioacuten del hormigoacuten no pueden generalizarse los diferentes comportamien-tos recogidos en la bibliografiacutea siendo necesario realizar evaluaciones en funcioacuten de los materiales con losque realmente se trabajaraacute En este sentido los ensayos sobre morteros representan una herramienta sencillapara poder evaluar raacutepida y efectivamente la respuesta de las diferentes combinaciones

Los efectos de la temperatura sobre la tensioacuten umbral y la viscosidad de los morteros y la influenciadel tipo de cemento y superplastificante han sido estudiados anteriormente por ejemplo se ha verificadouna importante influencia de la temperatura sobre los paraacutemetros reoloacutegicos incluso mostrando resultadosambiguos para diferentes combinaciones superplastificante-cemento (Golaszewski 2006) A partir de otrosestudios (Hammer y Wallevik 2005) surgioacute que no se debe esperar que la consistencia de una pasta esteacute

directamente relacionada con la del hormigoacuten obtenido con la misma sin embargo es de esperar una mejorcorrelacioacuten entre los paraacutemetros reoloacutegicos del mortero y del hormigoacuten elaborado con el mismo conjunto demateriales

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11CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Si bien la potencia de las medidas reoloacutegicas obtenidas mediante viscosiacutemetros es indiscutible (auacuten con la variabilidad que existe entre los resultados de diferentes equipos) los ensayos ingenieriles resultan de granintereacutes praacutectico ya que muchas veces brindan valores posibles de ser relacionados con los paraacutemetros reoloacute-gicos baacutesicos como lo son la tensioacuten umbral y la viscosidad plaacutestica

En este trabajo se estudia la influencia de la temperatura el transcurso del tiempo y las condiciones demantenimiento sobre la fase mortero de dos mezclas de HAC Cabe notar que sobre dichos hormigones serealizaron estudios equivalentes que se presentan en forma paralela (Zerbino et al 2008) trabajando con valores de temperatura similares y los mismos tipos de materiales componentes Entre los resultados se inclu- yen los paraacutemetros reoloacutegicos obtenidos mediante un reoacutemetro y se analizan conjuntamente con el comporta-miento observado en el ensayo de la mesa de sacudidas pero en este caso sin imprimir golpes De manerageneral se ha observado que la temperatura ambiental y de los materiales tiene una gran influencia sobre laspropiedades en fresco del mortero y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo que los paraacutemetros reo-loacutegicos variacutean significativamente en el tiempo por el efecto de la temperatura y que la presencia de agitacioacutenmodifica las propiedades en estado fresco

2 DETALLES EXPERIMENTALES

Los morteros fueron preparados empleando los mismos materiales y tomando en consideracioacuten las propor-ciones utilizadas en dos HACs (Zerbino et al 2008) Seguacuten se indica en la Tabla 1 estas mezclas difierenbaacutesicamente en el tamantildeo maacuteximo del aacuterido utilizado Se emplearon aacuteridos calizos de machaqueo cementoCEM I 425R y dos superplastificantes diferentes ambos de base policarboxilato designados como SP1 (Gle-nium C355) y SP2 (Glenium C303 SCC) La principal diferencia entre ambos aditivos radica en que mientrasSP1 es un superplastificante puro SP2 incorpora en su formulacioacuten un aditivo modificador de viscosidad(cohesionante) con el fin de mejorar la estabilidad frente a segregacioacuten yo exudacioacuten

Conforme muestra la Tabla 1 para fabricar los HAC se habiacutea empleado una mezcla de dos arenas detamantildeos 0-2 mm y 0-4 mm en las proporciones 64 y 36 respectivamente La granulometriacutea de dichasarenas y la curva compuesta se muestran en la Figura 1 Para realizar los estudios sobre morteros las arenasse mezclaron en la proporcioacuten indicada y posteriormente la mezcla se tamizoacute con un tamiz de 2 mm ya quees el tamantildeo maacuteximo de partiacutecula que admite el reoacutemetro

Tabla 1 Proporciones (kgm3) de los hormigones (Zerbino et al 2006) empleados como referencia para preparar los morteros

Tipo de HormigoacutenHAC-12 HAC-20

CEM I 425R 362 334

Filler 109 100

Arena 0-2 mm 710 602

Arena 0-5 mm 398 337

Grava 5-12 mm 526 447

Grava 12-18 mm --- 328

Agua 181 167

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12 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Para evaluar los paraacutemetros reoloacutegicos de los morteros se empleoacute un reoacutemetro Viskomat NT de Schlei-binger con control de temperatura mediante recirculacioacuten de agua La Tabla 2 muestra la dosificacioacuten de losmorteros obtenida con base en la de los hormigones indicados en la Tabla 1 considerando la fraccioacuten de lasarenas menor que 2 mm

Se adoptaron como temperaturas de ensayo las de 10 20 30 y 40 ordmC Los materiales se mantuvieron 24horas a la temperatura de ensayo previo a la realizacioacuten de los mismos

Los morteros se prepararon a la temperatura ambiente y una vez fabricados se mantuvieron a la tem-peratura requerida en nevera o estufa seguacuten procediacutea Se evaluoacute la evolucioacuten durante 60 minutos de laspropiedades en fresco considerando dos situaciones diferentes agitacioacuten constante y reposo Los morterosmantenidos en reposo fueron agitados durante 1 minuto antes de cada medida

La fluidez se determinoacute empleando el meacutetodo de la mesa de sacudidas (UNE 83811) midiendo el diaacute-metro medio del mortero una vez levantado el cono con la diferencia de que el mortero no fue compactado

Tabla 2 Composicioacuten de los morteros (kgm3)

CEM I 425R 527

Mezcla de Arenas 0-2 0-5 mm con Oslash lt 2 mm 1449

filler 158

Agua 255 (ac = 048)

Superplastifi

cante 11 (spc = 209)

Figura 1 Distribucioacuten granulomeacutetrica de las arenas para fabricar los morteros

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13CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

mediante golpes como se describe en la norma Los resultados se expresan como porcentaje de consistenciatal y como indica la norma

En los ensayos con el reoacutemetro el mortero se somete a una velocidad de giro creciente hasta 150 rpm en

3 minutos donde ademaacutes se consigue estabilizar la temperatura mediante recirculacioacuten de agua La medi-cioacuten de los paraacutemetros reoloacutegicos se realizoacute empleando la rampa decreciente cuya duracioacuten es tambieacuten de 3minutos Todas las determinaciones tanto la mesa de sacudidas como los paraacutemetros reoloacutegicos se realizaronal finalizar el mezclado a los 30 y a los 60 minutos

3 RESULTADOS Y DISCUSION

31 La consistencia

Los resultados de consistencia obtenidos con la mesa de sacudidas para los dos superplastificantes estu-diados y su evolucioacuten en el tiempo se muestran en la Figura 2 Es posible observar que con ambos aditivosse da el fenoacutemeno de refluidificacioacuten a bajas temperaturas siendo maacutes acusado en presencia de agitacioacutenespecialmente a 20deg C Este fenoacutemeno se manifiesta por un aumento de la consistencia del mortero especial-mente durante los primeros 30 minutos despueacutes de su fabricacioacuten y esto se atribuye a una lenta adsorcioacuten deladitivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento En los morteros preparados a 10deg C se mantienela fluidez auacuten a los 60 minutos mientras que los expuestos a 20deg C comienzan a perder fluidez luego de 30minutos

Tambieacuten se aprecia que la fluidez a 10deg C fue menor que a 20deg C lo que resulta consistente con las ob-servaciones de otros autores (Pellerin et al 2005) y con los resultados sobre HACs elaborados con el mismo

tipo de materiales (Zerbino et al 2008) Por encima de los 20deg C la consistencia inicial se mantiene praacutecti-camente constante

A temperaturas superiores a los 30deg C no se observa el fenoacutemeno de refluidificacioacuten y los morteros expe-rimentan como era de esperar una notable peacuterdida de consistencia con el tiempo En general en presenciade agitacioacuten constante la peacuterdida de consistencia es mucho mayor que en el caso de los morteros que semantienen en reposo este hecho ha de tenerse en consideracioacuten para el uso y la aplicacioacuten del HAC

32 Los paraacutemetros reoloacutegicos

Los paraacutemetros reoloacutegicos se evaluaron al mismo tiempo que la consistencia La Figura 3 muestra el efecto

de la temperatura en el comportamiento reoloacutegico de los morteros preparados con los dos superplastificantesjusto despueacutes de su fabricacioacuten Se observa que la temperatura influye significativamente en la viscosidad plaacutes-tica (relacionada con la pendiente del graacutefico momento torsor-velocidad) sin afectar tanto la tensioacuten umbral(relacionada con la ordenada en el origen) Estos resultados siguen una tendencia similar a la anteriormenteobservada sobre los HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

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14 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Figura 2 Evolucioacuten de la consistencia de los morteros en funcioacuten de la temperatura de ensayo en presencia o no de agitacioacuteny de alguacuten tipo de superplastificante

Figura 3 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de los morteros fabricados con los superplastificantes SP1 y SP2 justodespueacutes de su fabricacioacuten

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15CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

En la Figura 4 se muestra a modo de ejemplo la evolucioacuten durante 60 minutos de la respuesta reoloacutegicadel mortero preparado con SP1 y sometido a de agitacioacuten constante Se aprecian pocos cambios a 10deg Ccon ligeras modificaciones en los paraacutemetros reoloacutegicos durante la primera hora a los 20degC se verifica unincremento de la viscosidad y de la tensioacuten umbral entre las curvas obtenidas a 30 y a 60 minutos mientras

que en los expuestos a 30 oacute 40deg C se verifica un cambio substancial en las medidas del reoacutemetro

Una raacutepida observacioacuten permite verificar que el efecto de la temperatura en las propiedades en estadofresco es notable tanto en la consistencia (Figura 2) como en los paraacutemetros reoloacutegicos Como era previsibleel efecto fue maacutes significativo a altas temperaturas Para facilitar el anaacutelisis en las Figuras 5 y 6 se representancon base en las curvas del momento torsor vs la velocidad obtenidas mediante el reoacutemetro para los mor-teros con SP1 y SP2 respectivamente la evolucioacuten de la ordenada en el origen (relacionada con la tensioacutenumbral) y de la pendiente (relacionada con la viscosidad plaacutestica)

Considerando cada mortero se observa poca variacioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen durantelos primeros 30 minutos en especial en los morteros a menor temperatura Posteriormente el valor se mo-difica a medida que pasa el tiempo y a mayor temperatura Tambieacuten se verifica el efecto significativo que tienela agitacioacuten sobre la viscosidad Se aprecian diferencias importantes en la pendiente de las curvas momentotorsor vs velocidad cuando se las compara con los mismos morteros mantenidos sin agitacioacuten Sin embargocomo tambieacuten lo muestran las Figuras 5 y 6 la agitacioacuten no influye de forma tan marcada en la ordenada en elorigen (tensioacuten umbral) confirmando los resultados obtenidos a nivel de HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

El fenoacutemeno de refluidificacioacuten indicado por un aumento de consistencia de los morteros durante los pri-meros 30 minutos que fuera especialmente observado cuando el material fue expuesto a baja temperaturase puede relacionar en el nivel reoloacutegico con una disminucioacuten de la tensioacuten de corte umbral El efecto seobserva con claridad en los morteros con SP2 mantenidos con agitacioacuten a 10deg C

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16 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Comparando morteros expuestos a diferentes temperaturas se observa que la ordenada al origen tiendea disminuir entre 10 y 40 ordmC En general no se encontraron marcadas diferencias entre los dos aditivos em-pleados sin embargo mientras la pendiente inicial de las curvas es similar en los morteros con SP1 (creceligeramente a 40 ordmC sin agitar y posee un miacutenimo para 20 ordmC agitado (Figura 5) esta muestra una tendenciacreciente con la temperatura en los morteros con SP2 (Figura 6)

En siacutentesis los resultados confirman que la temperatura constituye un factor que puede incrementar cierta

variabilidad en las propiedades de morteros y HAC Los cambios durante la primera hora parecen ser menoresa temperaturas intermedias en este caso 20 ordmC Para temperaturas maacutes elevadas se encontraron valores detensioacuten umbral decrecientes y niveles de consistencia y viscosidad similares sin embargo dichas propiedadesse modifican raacutepidamente a lo largo del tiempo en especial si las mezclas se mantienen agitadas En el otroextremo a bajas temperaturas puede ocurrir una refluidificacioacuten que se contrapone a la peacuterdida de fluidez tiacute-pica de las mezclas con cemento portland La influencia de ambos fenoacutemenos no es independiente del estadode agitacioacuten y consecuentemente tambieacuten es previsible una mayor variabilidad a bajas temperaturas

Figura 4 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro del mortero fabricado con el superplastificante SP1 a 10 20 30 y 40ordm C y su evolucioacutendurante 60 minutos

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17CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Figura 5 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP1

Figura 6 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP2

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18 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

4 CONCLUSIONES

Se estudioacute el efecto de la temperatura y de las condiciones de mantenimiento durante la primera hora enel comportamiento reoloacutegico de morteros caracteriacutesticos de HAC Dentro del intervalo de los paraacutemetros los

materiales y las variables estudiadas se pueden extraer las siguientes conclusiones

- La temperatura ambiental y la de los materiales tiene una gran influencia sobre las propiedades en frescodel material y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo En este sentido las temperaturas bajas (lt 20ordmC) pueden favorecer fenoacutemenos de refluidificacioacuten que pueden justificarse con base en una menor velocidadde adsorcioacuten del aditivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento Las temperaturas altas (gt 30 ordmC)pueden aumentar la fluidez inicial pero favorecen la peacuterdida de movilidad con sus consecuentes implicacionespraacutecticas de gran relevancia para el HAC

- Los efectos se verificaron tanto en determinaciones de tipo ingenieril (ensayo de consistencia) como en larespuesta reoloacutegica (reoacutemetro) Los paraacutemetros reoloacutegicos variaron significativamente en el tiempo conformecon la variacioacuten de temperatura Tanto la viscosidad plaacutestica como la tensioacuten umbral aumentaron durante laprimera hora aunque en los primeros 30 minutos el efecto sobre la viscosidad fue maacutes notorio

- Las condiciones de mantenimiento de las mezclas influyen significativamente sobre las propiedades enestado fresco Se encontroacute que en especial la viscosidad plaacutestica se modifica en mayor medida cuando losmorteros se someten a agitacioacuten perioacutedica

5 Agradecimientos

Los autores agradecen el soporte brindado a traveacutes del proyecto de investigacioacuten ldquoHabitat 2030 Ma-

teriales y componentesrdquo (PSS 11-2005 PSE-380000-2006-4 PSE-380000-2007-1) financiado por elMinisterio de Educacioacuten y Ciencia

Referencias

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2 HAMMER TA y WALLEVIK JE (2005) On the correlations between rheology of paste mortar and concrete en Proc 2nd North American Conference on theDesign and Use of Self- Consolidating Concrete and 4th Int RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete Ed SP Shah pp 615-620

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19CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINETAILINGS AND POWER STATION FLY ASH

CA Charles-Cruz

School of Civil Engineering Autonomous University of Nuevo Leon Mexico (FIC-UANL)Researcher of the National Researchers Systems-Candidate LevelMember of the Concrete Technology Academic Body (FIC-UANL)

RESUMEN

Las partiacuteculas de desecho dentro de los intervalos de tamantildeo de limo fino tienen una disposicioacuten final en la que frecuentemente se mezclan con aguapara formar un lodo que se bombea a depoacutesitos donde ocurre la sedimentacioacuten de los soacutelidos El lsquosuelorsquo que resulta de esta operacioacuten tiene una estructuramuy suelta que lo hace difiacutecil extraer muestras y realizar pruebas Existe un intereacutes diverso en el comportamiento de estos materiales por ejemplo parael desarrollo posterior de aacutereas en las que se encuentran depositados

Este artiacuteculo describe la preparacioacuten de muestras muy sueltas de ceniza volante y de jales de mineriacutea de la produccioacuten de fluorita en un intento porreplicar la estructura de los rellenos depositados hidraacuteulicamente Tambieacuten se presentan aquiacute resultados parciales del programa de pruebas triaxiales rea-lizadas en estos materiales Se describen las dificultades de la preparacioacuten de las muestras asiacute como de la medicioacuten del e

max Se discute el uso del iacutendice

de dilatancia propuesto por Bolton (1986) para describir el comportamiento de estos depoacutesitos y se concluye que podriacutea necesitar cierta adaptacioacuten parasu uso en estos materiales El material presenta diversos grados de inestabilidad cuando se sujeta a cargas no drenadas lo cual puede depender del nivelde esfuerzos normales de la forma de las partiacuteculas y de la distribucioacuten de los tamantildeos

Palabras clave

rellenos hidraacuteulicos licuacioacuten dilatancia iacutendice relativo de dilatancia

ABSTRACT

Fine silt-sized waste particles are often disposed of by being mixed with water pumped to a void and allowed to sediment The resulting lsquosoilrsquo has avery loose structure which makes it difficult to sample and test There is interest in the behavior of these materials eg for redevelopment

This paper describes the preparation of very loose samples of pulverized fuel ash and mine tailings from fluorspar production in an attempt to replicatethe structure of hydraulically deposited fills The preliminary results of triaxial tests are also presented

Difficulties in sample preparation and measuring emax are described The use of Boltonrsquos (1986) relative dilatancy index to describe the behavior ofsuch deposits is discussed and it is concluded that it may need adapting for use with these materials The materials display varying degrees of instability inundrained loading that may be dependent on stress level and particle shape and size distribution

Keywords hydraulic fills liquefaction dilatancy relative dilatancy index

INTRODUCCIOacuteN

Hydraulically placed fills are a common form of disposal for industrial operations that generate largeamounts of fine-grained inert solid waste Such wastes are mixed with water and pumped as flowable slurryinto impoundments An inherent characteristic of the freshly sedimented material is its very open and loosestructure

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20 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Interest arises in the behavior of these very loose deposits both when evaluating the stability of impound-ment facilities and when considering the redevelopment potential of disposal sites For this reason there isgreat interest in the classification shear strength and compressibility behavior of such fills

This paper presents the results of index and triaxial tests on two hydraulically placed fill materials calciumfluoride (fluorspar) mine tailings from Glebe Mine Chesterfield Derbyshire and pulverized fuel ash (PFA) fromSkelton Grange Leeds West Yorkshire These materials were selected as representing two extremes of particleshape angular and rounded Due to the very loose nature of the deposits it was not possible to recover evennotionally undisturbed samples for testing therefore water pluviation of either initially dry material or slurrywas used to prepare samples for consolidation and triaxial testing

BACKGROUND

Interest in the geotechnical behavior of hydraulic fills may be broadly categorized as design and optimiza-tion of production and impoundment sites environmental impact and environmental risks of impoundments(including embankment safety) hydrogeological issues and site reuse These materials are typically of silt sizeDifficulty in investigating the geotechnical properties of hydraulic fills lies also in their heterogeneity Variationsover time arise due to changes in the mineral composition of the parent rock the minerals being extracted andthe methods of separation (crushing grinding use of surfactants etc) In addition the type of slurry deposi-tion (single point discharge or multiple point discharge) influences spatial variations within the impoundmentThis variability will affect the analysis of one site but also makes comparison between sites very difficult

The geotechnical properties of several different types of tailings can be found in the literature includingalumina red mud copper tailings (Qiu and Sego 2001) gold tailings (Stone et al 1994) and bauxite (Con-soli and Sills 2000) These papers focus on consolidation characteristics hydraulic conductivity and liquefac-

tion susceptibility due to their importance in impoundment design

The study of the engineering characteristics of PFA as a general fill can be traced back to the work on theuse of PFA as an embankment material by Raymond (1958) and Knight (1960) McLaren and DiGioia (1987)Gray and Lin (1972) Leonards and Bailey (1982) Martin et al (1990) Toth et al (1988) Parylak (1992)Okumura et al (1996) and Trivedi and Sud (1999b) also describe the use and engineering properties of PFAThere has also been work on the collapse behaviour of loose PFA deposits (Henau and Thijs 1985 Trivediand Sud 1999a)

It can be very difficult to take undisturbed samples of hydraulically placed fill because any disturbance(including stress relief at the bottom of a cased borehole) can lead to strength loss in loose non-cohesive de-

posits and instability of the base of any borehole Where the fill is very loose it is impossible to recover evennotionally undisturbed samples for laboratory testing which can hinder the correct characterization of suchdeposits Correlation between field and laboratory tests has been attempted to overcome this limitation egseismic cone penetration testing (SCPT) by Woeller et al (1996) piezocone testing by Davies (1999) andcone penetration testing (CPT) by Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (in press) Another approachto this difficulty has been to calibrate theoretical numerical models using either centrifugal model tests (Stone

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CA Charles-Cruz

et al 1994) or field studies (Consoli and Sills 2000) Theoretical modeling studies using large strain conso-lidation theory have been conducted by Cargill (1984) and Seneviratne et al (1996)

Hydraulically placed fills and embankments are susceptible to liquefaction under monotonic or cyclic loads

(see eg Fourie et al 2000 Ishihara 1993) As generally defined liquefaction is a sudden loss of shearstrength due to a rapid increase in pore water pressure The study of liquefaction phenomena in sands hasbeen extensive and there are a variety of empirical and theoretical approaches to assess liquefaction potential(Ng et al 2004 Verdugo and Ishihara 1996) However there has been less research on the effect of finesin the liquefaction process and on the study of this phenomenon for silty or clayey soils Finn et al (1994) at-tempt to summarise the effects of fines content on liquefaction resistance for both non-plastic and plastic finegrained soils According to their guidelines for non-plastic fines there is an increase in liquefaction resistancefor a silty sand compared to clean sand with same normalized standard penetration resistance (N1)60 thereis a decrease in liquefaction resistance with increasing fines content for materials with same gross void ratioand materials with the same void ratio in the sand skeleton have the same liquefaction resistance For the caseof plastic fines the modified Chinese criteria (after Finn et al op cit) suggest that soils that satisfy all fourrequirements ie

bull finer than 0005 mm le 10bull Liquid limit le 36bull Natural water contentge 092 LLbull Liquidity index IL le 07

are susceptible to liquefaction Yamamuro and Lade (1998) suggest that unlike the behaviour of cleansands where susceptibility to liquefaction increases with confining stress the liquefaction resistance of siltysands can initially increase with confining stress This is attributed to the silt particles producing meta-stablestructures at low confining stress Thevanayagam (1998) suggest a categorisation of behaviour of silty sandswith varying degrees of fines to which different structures and grain to grain contact may lead to different un-drained behaviours including limited instability and even liquefaction Guo and Prakash (1999) suggest thatsoil fabric and aging seem to slow down pore pressure generation and that a higher percent of plastic finesmay increase the liquefaction resistance of silty soils

SITE AND MATERIAL DESCRIPTION

Glebe Mine Tailings

Fluorspar (calcium fluoride) is the only major source of fluorine and is also used in the production of a wide

range of industrial products such as pharmaceuticals glass plastics (Notholt 1971) Glebe Mine is locatedin Stoney Middleton near Chesterfield Derbyshire Operations on site consist of fluorspar mining processingand tailings disposal

Fluorspar extraction is undertaken by crushing the parent rock which is then processed as a slurry so thatdifferent minerals can be separated gravimetrically using detergents The resulting tailings are mainly compo-sed of barites (40) limestone (33) and silica (25) A summary of the Geotechnical properties of Glebe

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Mine tailings is given in Table 1 A scanning electron micrograph (SEM) is shown in Figure 1a which showsoccasional subangular coarse particles and the predominantly angular and plate-like finer particles (D50=4m)

The active disposal lagoon at the site is sub-divided with one half being used as an active sluicing pond

while the partially dewatered tailings are being recovered from the other half The excavated material is used asback-fill within the active open cast mine This releases lagoon capacity and creates a sustainable waste cycle atthe mine The bulk remoulded tailings samples used in this study were taken from the latter area of the lagoon

Skelton Grange PFA

PFA or fly-ash is a waste from pulverized coal combustion for electricity generation It is the fine residuethat is collected by mechanical or static precipitators PFA is often transported locally by producing a water-based slurry which is pumped into sedimentation lagoons for disposal Once in the lagoon the PFA quicklysettles out to form a particulate mass while the water drains away PFA particles are typical spherical rangingin diameter from gt1m to 150m and due to the rapid cooling of the flue gases consist primarily of non-crystalline particles or glasses (about 80) and only a small amount of crystalline material (Cabrera et al1986) An SEM image of Skelton Grange PFA is shown in Figure 1b where the mainly spherical particles canbe observed Amorphous particles in Figure 1b are assumed to be unburned carbon

For this study PFA was obtained from the Skelton Grange lagoons in Leeds West Yorkshire where a landfillis currently being constructed over the 50 m deep PFA lagoon Details of the site and previous field investiga-tions are included in Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (2005) Figure 2 shows an aspect of theSkelton Grange Landfill Site where PFA is the underlying strata and the embankment material and of Glebemine tailings lagoon

Figure 1 SEM images of (a) Glebe Mine Tailings and (b) Skelton Grange PFA

(a) (b)

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CA Charles-Cruz

Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

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CA Charles-Cruz

Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

~ ~

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

~

~

~

~

~

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27CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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28 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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30 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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31CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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34 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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35CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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36 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

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10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

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LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

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Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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9CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Ferrintildeo-Fierro Guerra-Cobiaacuten Bruster-Flores De Lira-Reyes Cavazos-Gonzaacutelez

Figura 4 Vista aeacuterea de la PRP Corral de Palmas despueacutes del evento del huracaacuten Emily

4 CONCLUSIONES

Este tipo de obras hidraacuteulicas son poco comunes por su elevado costo y funcionamiento solo en grandeseventos extraordinarios no almacenan agua para ninguacuten uso solo la retienen temporalmente para reducir el

pico de las crecientes (Figura 4) pero cuando las zonas urbanas que protegen son tan grandes y motores dedesarrollo de un paiacutes o regioacuten es importante que se vea como una inversioacuten de seguridad a la comunidad yno como un gasto excesivo El costo total de esta obra fue del orden de 46 millones de doacutelares un costoque vale la pena ya que se han invertido mayores cantidades a lo largo de la historia de esta zona urbana enremediacioacuten de dantildeos por inundaciones

Finalmente la presa cumplioacute con su objetivo ya que el 20 de julio del 2005 ocurrioacute el huracaacuten Emily contrayectoria semejante a Gilberto pero este huracaacuten no se presentoacute con la intensidad de lluvia requerida parahacer funcionar el vertedor y solo se reguloacute alrededor de 10000000 m3 haciendo descargar la presa soacutelopor el ducto inferior regulando la creciente y mitigando totalmente los riesgos de inundacioacuten en la AMM Enla Figura 3 se observa una imagen de la presa horas despueacutes de este evento

REFERENCIAS

1 Berga L (2006) ldquoEl papel de las presas en la mitigacioacuten de las inundaciones The role of dams in flood mitigationrdquo Revista Ingenieriacutea CivilCEDEX ISBN 0213-8468 Edicioacuten Nordm 144 pp 7-13 Enero 2007

2 Desarrollo y Construcciones Urbanas SA DE CV (DYCUSA) httpwwwdycusacom consulta realizada en noviembre de 2007

3 Gonzaacutelez G R (1973) La lluvia en Monterrey Nuevo Leoacuten Estudio cronoloacutegico y probabiacutelistico Boletiacuten bimestral de la divisioacuten de cienciasagropecuarias y mariacutetimas de ITESM 1471-7

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10 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROSREOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTO

COMPACTANTE

J roncero1B Barragaacuten2 y R Zerbino3

1 BASF Construction Chemicals Espantildea SL 2 Dpto de Ingenieriacutea de la Construccioacuten Universitat Politegravecnica de Catalunya Espantildea 3 CONICET-LEMIT-Facultadde Ingenieriacutea UNLP La Plata Argentina

RESUMEN

La temperatura ambiental puede alterar significativamente el comportamiento en fresco del Hormigoacuten Autocompactante (HAC) y portanto afectar la calidad durante la produccioacuten En este trabajo se presentan los resultados de un estudio experimental en el que se evaluoacute elefecto de la variacioacuten de la temperatura dentro de un amplio intervalo (10-40ordm C) sobre las propiedades del mortero en estado fresco Paraello se tomaron como referencia las proporciones de los materiales componentes empleadas para preparar HAC La evaluacioacuten contempla elanaacutelisis de los paraacutemetros reoloacutegicos baacutesicos (tensioacuten umbral y viscosidad) y ensayos ingenieriles (mesa de sacudidas modificado) Los resul-tados muestran una gran influencia de la temperatura tanto en la viscosidad plaacutestica como en el valor de la tensioacuten umbral lo que permiteconcluir que su efecto no debe despreciarse a la hora de producir HAC

1 Introduccioacuten

Al igual que en el hormigoacuten convencional en el hormigoacuten autocompactante (HAC) la temperatura eltiempo de espera y las condiciones en las que se mantiene el material durante ese tiempo de espera (reposo oagitacioacuten) afectaraacuten significativamente la trabajabilidad o autocompactabilidad del hormigoacuten Al estudiar losefectos de estos paraacutemetros conjunta o separadamente se observoacute una notable influencia de dichos condi-cionantes sobre diferentes tipos de HAC (Zerbino et al 2006)

Es habitual que debido fundamentalmente a los distintos tipos de cementos adiciones y aditivos quiacutemicosque pueden emplearse en la fabricacioacuten del hormigoacuten no pueden generalizarse los diferentes comportamien-tos recogidos en la bibliografiacutea siendo necesario realizar evaluaciones en funcioacuten de los materiales con losque realmente se trabajaraacute En este sentido los ensayos sobre morteros representan una herramienta sencillapara poder evaluar raacutepida y efectivamente la respuesta de las diferentes combinaciones

Los efectos de la temperatura sobre la tensioacuten umbral y la viscosidad de los morteros y la influenciadel tipo de cemento y superplastificante han sido estudiados anteriormente por ejemplo se ha verificadouna importante influencia de la temperatura sobre los paraacutemetros reoloacutegicos incluso mostrando resultadosambiguos para diferentes combinaciones superplastificante-cemento (Golaszewski 2006) A partir de otrosestudios (Hammer y Wallevik 2005) surgioacute que no se debe esperar que la consistencia de una pasta esteacute

directamente relacionada con la del hormigoacuten obtenido con la misma sin embargo es de esperar una mejorcorrelacioacuten entre los paraacutemetros reoloacutegicos del mortero y del hormigoacuten elaborado con el mismo conjunto demateriales

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11CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Si bien la potencia de las medidas reoloacutegicas obtenidas mediante viscosiacutemetros es indiscutible (auacuten con la variabilidad que existe entre los resultados de diferentes equipos) los ensayos ingenieriles resultan de granintereacutes praacutectico ya que muchas veces brindan valores posibles de ser relacionados con los paraacutemetros reoloacute-gicos baacutesicos como lo son la tensioacuten umbral y la viscosidad plaacutestica

En este trabajo se estudia la influencia de la temperatura el transcurso del tiempo y las condiciones demantenimiento sobre la fase mortero de dos mezclas de HAC Cabe notar que sobre dichos hormigones serealizaron estudios equivalentes que se presentan en forma paralela (Zerbino et al 2008) trabajando con valores de temperatura similares y los mismos tipos de materiales componentes Entre los resultados se inclu- yen los paraacutemetros reoloacutegicos obtenidos mediante un reoacutemetro y se analizan conjuntamente con el comporta-miento observado en el ensayo de la mesa de sacudidas pero en este caso sin imprimir golpes De manerageneral se ha observado que la temperatura ambiental y de los materiales tiene una gran influencia sobre laspropiedades en fresco del mortero y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo que los paraacutemetros reo-loacutegicos variacutean significativamente en el tiempo por el efecto de la temperatura y que la presencia de agitacioacutenmodifica las propiedades en estado fresco

2 DETALLES EXPERIMENTALES

Los morteros fueron preparados empleando los mismos materiales y tomando en consideracioacuten las propor-ciones utilizadas en dos HACs (Zerbino et al 2008) Seguacuten se indica en la Tabla 1 estas mezclas difierenbaacutesicamente en el tamantildeo maacuteximo del aacuterido utilizado Se emplearon aacuteridos calizos de machaqueo cementoCEM I 425R y dos superplastificantes diferentes ambos de base policarboxilato designados como SP1 (Gle-nium C355) y SP2 (Glenium C303 SCC) La principal diferencia entre ambos aditivos radica en que mientrasSP1 es un superplastificante puro SP2 incorpora en su formulacioacuten un aditivo modificador de viscosidad(cohesionante) con el fin de mejorar la estabilidad frente a segregacioacuten yo exudacioacuten

Conforme muestra la Tabla 1 para fabricar los HAC se habiacutea empleado una mezcla de dos arenas detamantildeos 0-2 mm y 0-4 mm en las proporciones 64 y 36 respectivamente La granulometriacutea de dichasarenas y la curva compuesta se muestran en la Figura 1 Para realizar los estudios sobre morteros las arenasse mezclaron en la proporcioacuten indicada y posteriormente la mezcla se tamizoacute con un tamiz de 2 mm ya quees el tamantildeo maacuteximo de partiacutecula que admite el reoacutemetro

Tabla 1 Proporciones (kgm3) de los hormigones (Zerbino et al 2006) empleados como referencia para preparar los morteros

Tipo de HormigoacutenHAC-12 HAC-20

CEM I 425R 362 334

Filler 109 100

Arena 0-2 mm 710 602

Arena 0-5 mm 398 337

Grava 5-12 mm 526 447

Grava 12-18 mm --- 328

Agua 181 167

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12 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Para evaluar los paraacutemetros reoloacutegicos de los morteros se empleoacute un reoacutemetro Viskomat NT de Schlei-binger con control de temperatura mediante recirculacioacuten de agua La Tabla 2 muestra la dosificacioacuten de losmorteros obtenida con base en la de los hormigones indicados en la Tabla 1 considerando la fraccioacuten de lasarenas menor que 2 mm

Se adoptaron como temperaturas de ensayo las de 10 20 30 y 40 ordmC Los materiales se mantuvieron 24horas a la temperatura de ensayo previo a la realizacioacuten de los mismos

Los morteros se prepararon a la temperatura ambiente y una vez fabricados se mantuvieron a la tem-peratura requerida en nevera o estufa seguacuten procediacutea Se evaluoacute la evolucioacuten durante 60 minutos de laspropiedades en fresco considerando dos situaciones diferentes agitacioacuten constante y reposo Los morterosmantenidos en reposo fueron agitados durante 1 minuto antes de cada medida

La fluidez se determinoacute empleando el meacutetodo de la mesa de sacudidas (UNE 83811) midiendo el diaacute-metro medio del mortero una vez levantado el cono con la diferencia de que el mortero no fue compactado

Tabla 2 Composicioacuten de los morteros (kgm3)

CEM I 425R 527

Mezcla de Arenas 0-2 0-5 mm con Oslash lt 2 mm 1449

filler 158

Agua 255 (ac = 048)

Superplastifi

cante 11 (spc = 209)

Figura 1 Distribucioacuten granulomeacutetrica de las arenas para fabricar los morteros

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13CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

mediante golpes como se describe en la norma Los resultados se expresan como porcentaje de consistenciatal y como indica la norma

En los ensayos con el reoacutemetro el mortero se somete a una velocidad de giro creciente hasta 150 rpm en

3 minutos donde ademaacutes se consigue estabilizar la temperatura mediante recirculacioacuten de agua La medi-cioacuten de los paraacutemetros reoloacutegicos se realizoacute empleando la rampa decreciente cuya duracioacuten es tambieacuten de 3minutos Todas las determinaciones tanto la mesa de sacudidas como los paraacutemetros reoloacutegicos se realizaronal finalizar el mezclado a los 30 y a los 60 minutos

3 RESULTADOS Y DISCUSION

31 La consistencia

Los resultados de consistencia obtenidos con la mesa de sacudidas para los dos superplastificantes estu-diados y su evolucioacuten en el tiempo se muestran en la Figura 2 Es posible observar que con ambos aditivosse da el fenoacutemeno de refluidificacioacuten a bajas temperaturas siendo maacutes acusado en presencia de agitacioacutenespecialmente a 20deg C Este fenoacutemeno se manifiesta por un aumento de la consistencia del mortero especial-mente durante los primeros 30 minutos despueacutes de su fabricacioacuten y esto se atribuye a una lenta adsorcioacuten deladitivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento En los morteros preparados a 10deg C se mantienela fluidez auacuten a los 60 minutos mientras que los expuestos a 20deg C comienzan a perder fluidez luego de 30minutos

Tambieacuten se aprecia que la fluidez a 10deg C fue menor que a 20deg C lo que resulta consistente con las ob-servaciones de otros autores (Pellerin et al 2005) y con los resultados sobre HACs elaborados con el mismo

tipo de materiales (Zerbino et al 2008) Por encima de los 20deg C la consistencia inicial se mantiene praacutecti-camente constante

A temperaturas superiores a los 30deg C no se observa el fenoacutemeno de refluidificacioacuten y los morteros expe-rimentan como era de esperar una notable peacuterdida de consistencia con el tiempo En general en presenciade agitacioacuten constante la peacuterdida de consistencia es mucho mayor que en el caso de los morteros que semantienen en reposo este hecho ha de tenerse en consideracioacuten para el uso y la aplicacioacuten del HAC

32 Los paraacutemetros reoloacutegicos

Los paraacutemetros reoloacutegicos se evaluaron al mismo tiempo que la consistencia La Figura 3 muestra el efecto

de la temperatura en el comportamiento reoloacutegico de los morteros preparados con los dos superplastificantesjusto despueacutes de su fabricacioacuten Se observa que la temperatura influye significativamente en la viscosidad plaacutes-tica (relacionada con la pendiente del graacutefico momento torsor-velocidad) sin afectar tanto la tensioacuten umbral(relacionada con la ordenada en el origen) Estos resultados siguen una tendencia similar a la anteriormenteobservada sobre los HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

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14 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Figura 2 Evolucioacuten de la consistencia de los morteros en funcioacuten de la temperatura de ensayo en presencia o no de agitacioacuteny de alguacuten tipo de superplastificante

Figura 3 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de los morteros fabricados con los superplastificantes SP1 y SP2 justodespueacutes de su fabricacioacuten

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15CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

En la Figura 4 se muestra a modo de ejemplo la evolucioacuten durante 60 minutos de la respuesta reoloacutegicadel mortero preparado con SP1 y sometido a de agitacioacuten constante Se aprecian pocos cambios a 10deg Ccon ligeras modificaciones en los paraacutemetros reoloacutegicos durante la primera hora a los 20degC se verifica unincremento de la viscosidad y de la tensioacuten umbral entre las curvas obtenidas a 30 y a 60 minutos mientras

que en los expuestos a 30 oacute 40deg C se verifica un cambio substancial en las medidas del reoacutemetro

Una raacutepida observacioacuten permite verificar que el efecto de la temperatura en las propiedades en estadofresco es notable tanto en la consistencia (Figura 2) como en los paraacutemetros reoloacutegicos Como era previsibleel efecto fue maacutes significativo a altas temperaturas Para facilitar el anaacutelisis en las Figuras 5 y 6 se representancon base en las curvas del momento torsor vs la velocidad obtenidas mediante el reoacutemetro para los mor-teros con SP1 y SP2 respectivamente la evolucioacuten de la ordenada en el origen (relacionada con la tensioacutenumbral) y de la pendiente (relacionada con la viscosidad plaacutestica)

Considerando cada mortero se observa poca variacioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen durantelos primeros 30 minutos en especial en los morteros a menor temperatura Posteriormente el valor se mo-difica a medida que pasa el tiempo y a mayor temperatura Tambieacuten se verifica el efecto significativo que tienela agitacioacuten sobre la viscosidad Se aprecian diferencias importantes en la pendiente de las curvas momentotorsor vs velocidad cuando se las compara con los mismos morteros mantenidos sin agitacioacuten Sin embargocomo tambieacuten lo muestran las Figuras 5 y 6 la agitacioacuten no influye de forma tan marcada en la ordenada en elorigen (tensioacuten umbral) confirmando los resultados obtenidos a nivel de HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

El fenoacutemeno de refluidificacioacuten indicado por un aumento de consistencia de los morteros durante los pri-meros 30 minutos que fuera especialmente observado cuando el material fue expuesto a baja temperaturase puede relacionar en el nivel reoloacutegico con una disminucioacuten de la tensioacuten de corte umbral El efecto seobserva con claridad en los morteros con SP2 mantenidos con agitacioacuten a 10deg C

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16 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Comparando morteros expuestos a diferentes temperaturas se observa que la ordenada al origen tiendea disminuir entre 10 y 40 ordmC En general no se encontraron marcadas diferencias entre los dos aditivos em-pleados sin embargo mientras la pendiente inicial de las curvas es similar en los morteros con SP1 (creceligeramente a 40 ordmC sin agitar y posee un miacutenimo para 20 ordmC agitado (Figura 5) esta muestra una tendenciacreciente con la temperatura en los morteros con SP2 (Figura 6)

En siacutentesis los resultados confirman que la temperatura constituye un factor que puede incrementar cierta

variabilidad en las propiedades de morteros y HAC Los cambios durante la primera hora parecen ser menoresa temperaturas intermedias en este caso 20 ordmC Para temperaturas maacutes elevadas se encontraron valores detensioacuten umbral decrecientes y niveles de consistencia y viscosidad similares sin embargo dichas propiedadesse modifican raacutepidamente a lo largo del tiempo en especial si las mezclas se mantienen agitadas En el otroextremo a bajas temperaturas puede ocurrir una refluidificacioacuten que se contrapone a la peacuterdida de fluidez tiacute-pica de las mezclas con cemento portland La influencia de ambos fenoacutemenos no es independiente del estadode agitacioacuten y consecuentemente tambieacuten es previsible una mayor variabilidad a bajas temperaturas

Figura 4 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro del mortero fabricado con el superplastificante SP1 a 10 20 30 y 40ordm C y su evolucioacutendurante 60 minutos

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17CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Figura 5 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP1

Figura 6 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP2

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18 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

4 CONCLUSIONES

Se estudioacute el efecto de la temperatura y de las condiciones de mantenimiento durante la primera hora enel comportamiento reoloacutegico de morteros caracteriacutesticos de HAC Dentro del intervalo de los paraacutemetros los

materiales y las variables estudiadas se pueden extraer las siguientes conclusiones

- La temperatura ambiental y la de los materiales tiene una gran influencia sobre las propiedades en frescodel material y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo En este sentido las temperaturas bajas (lt 20ordmC) pueden favorecer fenoacutemenos de refluidificacioacuten que pueden justificarse con base en una menor velocidadde adsorcioacuten del aditivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento Las temperaturas altas (gt 30 ordmC)pueden aumentar la fluidez inicial pero favorecen la peacuterdida de movilidad con sus consecuentes implicacionespraacutecticas de gran relevancia para el HAC

- Los efectos se verificaron tanto en determinaciones de tipo ingenieril (ensayo de consistencia) como en larespuesta reoloacutegica (reoacutemetro) Los paraacutemetros reoloacutegicos variaron significativamente en el tiempo conformecon la variacioacuten de temperatura Tanto la viscosidad plaacutestica como la tensioacuten umbral aumentaron durante laprimera hora aunque en los primeros 30 minutos el efecto sobre la viscosidad fue maacutes notorio

- Las condiciones de mantenimiento de las mezclas influyen significativamente sobre las propiedades enestado fresco Se encontroacute que en especial la viscosidad plaacutestica se modifica en mayor medida cuando losmorteros se someten a agitacioacuten perioacutedica

5 Agradecimientos

Los autores agradecen el soporte brindado a traveacutes del proyecto de investigacioacuten ldquoHabitat 2030 Ma-

teriales y componentesrdquo (PSS 11-2005 PSE-380000-2006-4 PSE-380000-2007-1) financiado por elMinisterio de Educacioacuten y Ciencia

Referencias

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19CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINETAILINGS AND POWER STATION FLY ASH

CA Charles-Cruz

School of Civil Engineering Autonomous University of Nuevo Leon Mexico (FIC-UANL)Researcher of the National Researchers Systems-Candidate LevelMember of the Concrete Technology Academic Body (FIC-UANL)

RESUMEN

Las partiacuteculas de desecho dentro de los intervalos de tamantildeo de limo fino tienen una disposicioacuten final en la que frecuentemente se mezclan con aguapara formar un lodo que se bombea a depoacutesitos donde ocurre la sedimentacioacuten de los soacutelidos El lsquosuelorsquo que resulta de esta operacioacuten tiene una estructuramuy suelta que lo hace difiacutecil extraer muestras y realizar pruebas Existe un intereacutes diverso en el comportamiento de estos materiales por ejemplo parael desarrollo posterior de aacutereas en las que se encuentran depositados

Este artiacuteculo describe la preparacioacuten de muestras muy sueltas de ceniza volante y de jales de mineriacutea de la produccioacuten de fluorita en un intento porreplicar la estructura de los rellenos depositados hidraacuteulicamente Tambieacuten se presentan aquiacute resultados parciales del programa de pruebas triaxiales rea-lizadas en estos materiales Se describen las dificultades de la preparacioacuten de las muestras asiacute como de la medicioacuten del e

max Se discute el uso del iacutendice

de dilatancia propuesto por Bolton (1986) para describir el comportamiento de estos depoacutesitos y se concluye que podriacutea necesitar cierta adaptacioacuten parasu uso en estos materiales El material presenta diversos grados de inestabilidad cuando se sujeta a cargas no drenadas lo cual puede depender del nivelde esfuerzos normales de la forma de las partiacuteculas y de la distribucioacuten de los tamantildeos

Palabras clave

rellenos hidraacuteulicos licuacioacuten dilatancia iacutendice relativo de dilatancia

ABSTRACT

Fine silt-sized waste particles are often disposed of by being mixed with water pumped to a void and allowed to sediment The resulting lsquosoilrsquo has avery loose structure which makes it difficult to sample and test There is interest in the behavior of these materials eg for redevelopment

This paper describes the preparation of very loose samples of pulverized fuel ash and mine tailings from fluorspar production in an attempt to replicatethe structure of hydraulically deposited fills The preliminary results of triaxial tests are also presented

Difficulties in sample preparation and measuring emax are described The use of Boltonrsquos (1986) relative dilatancy index to describe the behavior ofsuch deposits is discussed and it is concluded that it may need adapting for use with these materials The materials display varying degrees of instability inundrained loading that may be dependent on stress level and particle shape and size distribution

Keywords hydraulic fills liquefaction dilatancy relative dilatancy index

INTRODUCCIOacuteN

Hydraulically placed fills are a common form of disposal for industrial operations that generate largeamounts of fine-grained inert solid waste Such wastes are mixed with water and pumped as flowable slurryinto impoundments An inherent characteristic of the freshly sedimented material is its very open and loosestructure

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20 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Interest arises in the behavior of these very loose deposits both when evaluating the stability of impound-ment facilities and when considering the redevelopment potential of disposal sites For this reason there isgreat interest in the classification shear strength and compressibility behavior of such fills

This paper presents the results of index and triaxial tests on two hydraulically placed fill materials calciumfluoride (fluorspar) mine tailings from Glebe Mine Chesterfield Derbyshire and pulverized fuel ash (PFA) fromSkelton Grange Leeds West Yorkshire These materials were selected as representing two extremes of particleshape angular and rounded Due to the very loose nature of the deposits it was not possible to recover evennotionally undisturbed samples for testing therefore water pluviation of either initially dry material or slurrywas used to prepare samples for consolidation and triaxial testing

BACKGROUND

Interest in the geotechnical behavior of hydraulic fills may be broadly categorized as design and optimiza-tion of production and impoundment sites environmental impact and environmental risks of impoundments(including embankment safety) hydrogeological issues and site reuse These materials are typically of silt sizeDifficulty in investigating the geotechnical properties of hydraulic fills lies also in their heterogeneity Variationsover time arise due to changes in the mineral composition of the parent rock the minerals being extracted andthe methods of separation (crushing grinding use of surfactants etc) In addition the type of slurry deposi-tion (single point discharge or multiple point discharge) influences spatial variations within the impoundmentThis variability will affect the analysis of one site but also makes comparison between sites very difficult

The geotechnical properties of several different types of tailings can be found in the literature includingalumina red mud copper tailings (Qiu and Sego 2001) gold tailings (Stone et al 1994) and bauxite (Con-soli and Sills 2000) These papers focus on consolidation characteristics hydraulic conductivity and liquefac-

tion susceptibility due to their importance in impoundment design

The study of the engineering characteristics of PFA as a general fill can be traced back to the work on theuse of PFA as an embankment material by Raymond (1958) and Knight (1960) McLaren and DiGioia (1987)Gray and Lin (1972) Leonards and Bailey (1982) Martin et al (1990) Toth et al (1988) Parylak (1992)Okumura et al (1996) and Trivedi and Sud (1999b) also describe the use and engineering properties of PFAThere has also been work on the collapse behaviour of loose PFA deposits (Henau and Thijs 1985 Trivediand Sud 1999a)

It can be very difficult to take undisturbed samples of hydraulically placed fill because any disturbance(including stress relief at the bottom of a cased borehole) can lead to strength loss in loose non-cohesive de-

posits and instability of the base of any borehole Where the fill is very loose it is impossible to recover evennotionally undisturbed samples for laboratory testing which can hinder the correct characterization of suchdeposits Correlation between field and laboratory tests has been attempted to overcome this limitation egseismic cone penetration testing (SCPT) by Woeller et al (1996) piezocone testing by Davies (1999) andcone penetration testing (CPT) by Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (in press) Another approachto this difficulty has been to calibrate theoretical numerical models using either centrifugal model tests (Stone

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CA Charles-Cruz

et al 1994) or field studies (Consoli and Sills 2000) Theoretical modeling studies using large strain conso-lidation theory have been conducted by Cargill (1984) and Seneviratne et al (1996)

Hydraulically placed fills and embankments are susceptible to liquefaction under monotonic or cyclic loads

(see eg Fourie et al 2000 Ishihara 1993) As generally defined liquefaction is a sudden loss of shearstrength due to a rapid increase in pore water pressure The study of liquefaction phenomena in sands hasbeen extensive and there are a variety of empirical and theoretical approaches to assess liquefaction potential(Ng et al 2004 Verdugo and Ishihara 1996) However there has been less research on the effect of finesin the liquefaction process and on the study of this phenomenon for silty or clayey soils Finn et al (1994) at-tempt to summarise the effects of fines content on liquefaction resistance for both non-plastic and plastic finegrained soils According to their guidelines for non-plastic fines there is an increase in liquefaction resistancefor a silty sand compared to clean sand with same normalized standard penetration resistance (N1)60 thereis a decrease in liquefaction resistance with increasing fines content for materials with same gross void ratioand materials with the same void ratio in the sand skeleton have the same liquefaction resistance For the caseof plastic fines the modified Chinese criteria (after Finn et al op cit) suggest that soils that satisfy all fourrequirements ie

bull finer than 0005 mm le 10bull Liquid limit le 36bull Natural water contentge 092 LLbull Liquidity index IL le 07

are susceptible to liquefaction Yamamuro and Lade (1998) suggest that unlike the behaviour of cleansands where susceptibility to liquefaction increases with confining stress the liquefaction resistance of siltysands can initially increase with confining stress This is attributed to the silt particles producing meta-stablestructures at low confining stress Thevanayagam (1998) suggest a categorisation of behaviour of silty sandswith varying degrees of fines to which different structures and grain to grain contact may lead to different un-drained behaviours including limited instability and even liquefaction Guo and Prakash (1999) suggest thatsoil fabric and aging seem to slow down pore pressure generation and that a higher percent of plastic finesmay increase the liquefaction resistance of silty soils

SITE AND MATERIAL DESCRIPTION

Glebe Mine Tailings

Fluorspar (calcium fluoride) is the only major source of fluorine and is also used in the production of a wide

range of industrial products such as pharmaceuticals glass plastics (Notholt 1971) Glebe Mine is locatedin Stoney Middleton near Chesterfield Derbyshire Operations on site consist of fluorspar mining processingand tailings disposal

Fluorspar extraction is undertaken by crushing the parent rock which is then processed as a slurry so thatdifferent minerals can be separated gravimetrically using detergents The resulting tailings are mainly compo-sed of barites (40) limestone (33) and silica (25) A summary of the Geotechnical properties of Glebe

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Mine tailings is given in Table 1 A scanning electron micrograph (SEM) is shown in Figure 1a which showsoccasional subangular coarse particles and the predominantly angular and plate-like finer particles (D50=4m)

The active disposal lagoon at the site is sub-divided with one half being used as an active sluicing pond

while the partially dewatered tailings are being recovered from the other half The excavated material is used asback-fill within the active open cast mine This releases lagoon capacity and creates a sustainable waste cycle atthe mine The bulk remoulded tailings samples used in this study were taken from the latter area of the lagoon

Skelton Grange PFA

PFA or fly-ash is a waste from pulverized coal combustion for electricity generation It is the fine residuethat is collected by mechanical or static precipitators PFA is often transported locally by producing a water-based slurry which is pumped into sedimentation lagoons for disposal Once in the lagoon the PFA quicklysettles out to form a particulate mass while the water drains away PFA particles are typical spherical rangingin diameter from gt1m to 150m and due to the rapid cooling of the flue gases consist primarily of non-crystalline particles or glasses (about 80) and only a small amount of crystalline material (Cabrera et al1986) An SEM image of Skelton Grange PFA is shown in Figure 1b where the mainly spherical particles canbe observed Amorphous particles in Figure 1b are assumed to be unburned carbon

For this study PFA was obtained from the Skelton Grange lagoons in Leeds West Yorkshire where a landfillis currently being constructed over the 50 m deep PFA lagoon Details of the site and previous field investiga-tions are included in Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (2005) Figure 2 shows an aspect of theSkelton Grange Landfill Site where PFA is the underlying strata and the embankment material and of Glebemine tailings lagoon

Figure 1 SEM images of (a) Glebe Mine Tailings and (b) Skelton Grange PFA

(a) (b)

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CA Charles-Cruz

Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

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CA Charles-Cruz

Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

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The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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28 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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30 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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31CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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36 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

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Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

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UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

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Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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10 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROSREOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTO

COMPACTANTE

J roncero1B Barragaacuten2 y R Zerbino3

1 BASF Construction Chemicals Espantildea SL 2 Dpto de Ingenieriacutea de la Construccioacuten Universitat Politegravecnica de Catalunya Espantildea 3 CONICET-LEMIT-Facultadde Ingenieriacutea UNLP La Plata Argentina

RESUMEN

La temperatura ambiental puede alterar significativamente el comportamiento en fresco del Hormigoacuten Autocompactante (HAC) y portanto afectar la calidad durante la produccioacuten En este trabajo se presentan los resultados de un estudio experimental en el que se evaluoacute elefecto de la variacioacuten de la temperatura dentro de un amplio intervalo (10-40ordm C) sobre las propiedades del mortero en estado fresco Paraello se tomaron como referencia las proporciones de los materiales componentes empleadas para preparar HAC La evaluacioacuten contempla elanaacutelisis de los paraacutemetros reoloacutegicos baacutesicos (tensioacuten umbral y viscosidad) y ensayos ingenieriles (mesa de sacudidas modificado) Los resul-tados muestran una gran influencia de la temperatura tanto en la viscosidad plaacutestica como en el valor de la tensioacuten umbral lo que permiteconcluir que su efecto no debe despreciarse a la hora de producir HAC

1 Introduccioacuten

Al igual que en el hormigoacuten convencional en el hormigoacuten autocompactante (HAC) la temperatura eltiempo de espera y las condiciones en las que se mantiene el material durante ese tiempo de espera (reposo oagitacioacuten) afectaraacuten significativamente la trabajabilidad o autocompactabilidad del hormigoacuten Al estudiar losefectos de estos paraacutemetros conjunta o separadamente se observoacute una notable influencia de dichos condi-cionantes sobre diferentes tipos de HAC (Zerbino et al 2006)

Es habitual que debido fundamentalmente a los distintos tipos de cementos adiciones y aditivos quiacutemicosque pueden emplearse en la fabricacioacuten del hormigoacuten no pueden generalizarse los diferentes comportamien-tos recogidos en la bibliografiacutea siendo necesario realizar evaluaciones en funcioacuten de los materiales con losque realmente se trabajaraacute En este sentido los ensayos sobre morteros representan una herramienta sencillapara poder evaluar raacutepida y efectivamente la respuesta de las diferentes combinaciones

Los efectos de la temperatura sobre la tensioacuten umbral y la viscosidad de los morteros y la influenciadel tipo de cemento y superplastificante han sido estudiados anteriormente por ejemplo se ha verificadouna importante influencia de la temperatura sobre los paraacutemetros reoloacutegicos incluso mostrando resultadosambiguos para diferentes combinaciones superplastificante-cemento (Golaszewski 2006) A partir de otrosestudios (Hammer y Wallevik 2005) surgioacute que no se debe esperar que la consistencia de una pasta esteacute

directamente relacionada con la del hormigoacuten obtenido con la misma sin embargo es de esperar una mejorcorrelacioacuten entre los paraacutemetros reoloacutegicos del mortero y del hormigoacuten elaborado con el mismo conjunto demateriales

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11CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Si bien la potencia de las medidas reoloacutegicas obtenidas mediante viscosiacutemetros es indiscutible (auacuten con la variabilidad que existe entre los resultados de diferentes equipos) los ensayos ingenieriles resultan de granintereacutes praacutectico ya que muchas veces brindan valores posibles de ser relacionados con los paraacutemetros reoloacute-gicos baacutesicos como lo son la tensioacuten umbral y la viscosidad plaacutestica

En este trabajo se estudia la influencia de la temperatura el transcurso del tiempo y las condiciones demantenimiento sobre la fase mortero de dos mezclas de HAC Cabe notar que sobre dichos hormigones serealizaron estudios equivalentes que se presentan en forma paralela (Zerbino et al 2008) trabajando con valores de temperatura similares y los mismos tipos de materiales componentes Entre los resultados se inclu- yen los paraacutemetros reoloacutegicos obtenidos mediante un reoacutemetro y se analizan conjuntamente con el comporta-miento observado en el ensayo de la mesa de sacudidas pero en este caso sin imprimir golpes De manerageneral se ha observado que la temperatura ambiental y de los materiales tiene una gran influencia sobre laspropiedades en fresco del mortero y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo que los paraacutemetros reo-loacutegicos variacutean significativamente en el tiempo por el efecto de la temperatura y que la presencia de agitacioacutenmodifica las propiedades en estado fresco

2 DETALLES EXPERIMENTALES

Los morteros fueron preparados empleando los mismos materiales y tomando en consideracioacuten las propor-ciones utilizadas en dos HACs (Zerbino et al 2008) Seguacuten se indica en la Tabla 1 estas mezclas difierenbaacutesicamente en el tamantildeo maacuteximo del aacuterido utilizado Se emplearon aacuteridos calizos de machaqueo cementoCEM I 425R y dos superplastificantes diferentes ambos de base policarboxilato designados como SP1 (Gle-nium C355) y SP2 (Glenium C303 SCC) La principal diferencia entre ambos aditivos radica en que mientrasSP1 es un superplastificante puro SP2 incorpora en su formulacioacuten un aditivo modificador de viscosidad(cohesionante) con el fin de mejorar la estabilidad frente a segregacioacuten yo exudacioacuten

Conforme muestra la Tabla 1 para fabricar los HAC se habiacutea empleado una mezcla de dos arenas detamantildeos 0-2 mm y 0-4 mm en las proporciones 64 y 36 respectivamente La granulometriacutea de dichasarenas y la curva compuesta se muestran en la Figura 1 Para realizar los estudios sobre morteros las arenasse mezclaron en la proporcioacuten indicada y posteriormente la mezcla se tamizoacute con un tamiz de 2 mm ya quees el tamantildeo maacuteximo de partiacutecula que admite el reoacutemetro

Tabla 1 Proporciones (kgm3) de los hormigones (Zerbino et al 2006) empleados como referencia para preparar los morteros

Tipo de HormigoacutenHAC-12 HAC-20

CEM I 425R 362 334

Filler 109 100

Arena 0-2 mm 710 602

Arena 0-5 mm 398 337

Grava 5-12 mm 526 447

Grava 12-18 mm --- 328

Agua 181 167

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12 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Para evaluar los paraacutemetros reoloacutegicos de los morteros se empleoacute un reoacutemetro Viskomat NT de Schlei-binger con control de temperatura mediante recirculacioacuten de agua La Tabla 2 muestra la dosificacioacuten de losmorteros obtenida con base en la de los hormigones indicados en la Tabla 1 considerando la fraccioacuten de lasarenas menor que 2 mm

Se adoptaron como temperaturas de ensayo las de 10 20 30 y 40 ordmC Los materiales se mantuvieron 24horas a la temperatura de ensayo previo a la realizacioacuten de los mismos

Los morteros se prepararon a la temperatura ambiente y una vez fabricados se mantuvieron a la tem-peratura requerida en nevera o estufa seguacuten procediacutea Se evaluoacute la evolucioacuten durante 60 minutos de laspropiedades en fresco considerando dos situaciones diferentes agitacioacuten constante y reposo Los morterosmantenidos en reposo fueron agitados durante 1 minuto antes de cada medida

La fluidez se determinoacute empleando el meacutetodo de la mesa de sacudidas (UNE 83811) midiendo el diaacute-metro medio del mortero una vez levantado el cono con la diferencia de que el mortero no fue compactado

Tabla 2 Composicioacuten de los morteros (kgm3)

CEM I 425R 527

Mezcla de Arenas 0-2 0-5 mm con Oslash lt 2 mm 1449

filler 158

Agua 255 (ac = 048)

Superplastifi

cante 11 (spc = 209)

Figura 1 Distribucioacuten granulomeacutetrica de las arenas para fabricar los morteros

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13CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

mediante golpes como se describe en la norma Los resultados se expresan como porcentaje de consistenciatal y como indica la norma

En los ensayos con el reoacutemetro el mortero se somete a una velocidad de giro creciente hasta 150 rpm en

3 minutos donde ademaacutes se consigue estabilizar la temperatura mediante recirculacioacuten de agua La medi-cioacuten de los paraacutemetros reoloacutegicos se realizoacute empleando la rampa decreciente cuya duracioacuten es tambieacuten de 3minutos Todas las determinaciones tanto la mesa de sacudidas como los paraacutemetros reoloacutegicos se realizaronal finalizar el mezclado a los 30 y a los 60 minutos

3 RESULTADOS Y DISCUSION

31 La consistencia

Los resultados de consistencia obtenidos con la mesa de sacudidas para los dos superplastificantes estu-diados y su evolucioacuten en el tiempo se muestran en la Figura 2 Es posible observar que con ambos aditivosse da el fenoacutemeno de refluidificacioacuten a bajas temperaturas siendo maacutes acusado en presencia de agitacioacutenespecialmente a 20deg C Este fenoacutemeno se manifiesta por un aumento de la consistencia del mortero especial-mente durante los primeros 30 minutos despueacutes de su fabricacioacuten y esto se atribuye a una lenta adsorcioacuten deladitivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento En los morteros preparados a 10deg C se mantienela fluidez auacuten a los 60 minutos mientras que los expuestos a 20deg C comienzan a perder fluidez luego de 30minutos

Tambieacuten se aprecia que la fluidez a 10deg C fue menor que a 20deg C lo que resulta consistente con las ob-servaciones de otros autores (Pellerin et al 2005) y con los resultados sobre HACs elaborados con el mismo

tipo de materiales (Zerbino et al 2008) Por encima de los 20deg C la consistencia inicial se mantiene praacutecti-camente constante

A temperaturas superiores a los 30deg C no se observa el fenoacutemeno de refluidificacioacuten y los morteros expe-rimentan como era de esperar una notable peacuterdida de consistencia con el tiempo En general en presenciade agitacioacuten constante la peacuterdida de consistencia es mucho mayor que en el caso de los morteros que semantienen en reposo este hecho ha de tenerse en consideracioacuten para el uso y la aplicacioacuten del HAC

32 Los paraacutemetros reoloacutegicos

Los paraacutemetros reoloacutegicos se evaluaron al mismo tiempo que la consistencia La Figura 3 muestra el efecto

de la temperatura en el comportamiento reoloacutegico de los morteros preparados con los dos superplastificantesjusto despueacutes de su fabricacioacuten Se observa que la temperatura influye significativamente en la viscosidad plaacutes-tica (relacionada con la pendiente del graacutefico momento torsor-velocidad) sin afectar tanto la tensioacuten umbral(relacionada con la ordenada en el origen) Estos resultados siguen una tendencia similar a la anteriormenteobservada sobre los HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

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14 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Figura 2 Evolucioacuten de la consistencia de los morteros en funcioacuten de la temperatura de ensayo en presencia o no de agitacioacuteny de alguacuten tipo de superplastificante

Figura 3 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de los morteros fabricados con los superplastificantes SP1 y SP2 justodespueacutes de su fabricacioacuten

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15CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

En la Figura 4 se muestra a modo de ejemplo la evolucioacuten durante 60 minutos de la respuesta reoloacutegicadel mortero preparado con SP1 y sometido a de agitacioacuten constante Se aprecian pocos cambios a 10deg Ccon ligeras modificaciones en los paraacutemetros reoloacutegicos durante la primera hora a los 20degC se verifica unincremento de la viscosidad y de la tensioacuten umbral entre las curvas obtenidas a 30 y a 60 minutos mientras

que en los expuestos a 30 oacute 40deg C se verifica un cambio substancial en las medidas del reoacutemetro

Una raacutepida observacioacuten permite verificar que el efecto de la temperatura en las propiedades en estadofresco es notable tanto en la consistencia (Figura 2) como en los paraacutemetros reoloacutegicos Como era previsibleel efecto fue maacutes significativo a altas temperaturas Para facilitar el anaacutelisis en las Figuras 5 y 6 se representancon base en las curvas del momento torsor vs la velocidad obtenidas mediante el reoacutemetro para los mor-teros con SP1 y SP2 respectivamente la evolucioacuten de la ordenada en el origen (relacionada con la tensioacutenumbral) y de la pendiente (relacionada con la viscosidad plaacutestica)

Considerando cada mortero se observa poca variacioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen durantelos primeros 30 minutos en especial en los morteros a menor temperatura Posteriormente el valor se mo-difica a medida que pasa el tiempo y a mayor temperatura Tambieacuten se verifica el efecto significativo que tienela agitacioacuten sobre la viscosidad Se aprecian diferencias importantes en la pendiente de las curvas momentotorsor vs velocidad cuando se las compara con los mismos morteros mantenidos sin agitacioacuten Sin embargocomo tambieacuten lo muestran las Figuras 5 y 6 la agitacioacuten no influye de forma tan marcada en la ordenada en elorigen (tensioacuten umbral) confirmando los resultados obtenidos a nivel de HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

El fenoacutemeno de refluidificacioacuten indicado por un aumento de consistencia de los morteros durante los pri-meros 30 minutos que fuera especialmente observado cuando el material fue expuesto a baja temperaturase puede relacionar en el nivel reoloacutegico con una disminucioacuten de la tensioacuten de corte umbral El efecto seobserva con claridad en los morteros con SP2 mantenidos con agitacioacuten a 10deg C

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16 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Comparando morteros expuestos a diferentes temperaturas se observa que la ordenada al origen tiendea disminuir entre 10 y 40 ordmC En general no se encontraron marcadas diferencias entre los dos aditivos em-pleados sin embargo mientras la pendiente inicial de las curvas es similar en los morteros con SP1 (creceligeramente a 40 ordmC sin agitar y posee un miacutenimo para 20 ordmC agitado (Figura 5) esta muestra una tendenciacreciente con la temperatura en los morteros con SP2 (Figura 6)

En siacutentesis los resultados confirman que la temperatura constituye un factor que puede incrementar cierta

variabilidad en las propiedades de morteros y HAC Los cambios durante la primera hora parecen ser menoresa temperaturas intermedias en este caso 20 ordmC Para temperaturas maacutes elevadas se encontraron valores detensioacuten umbral decrecientes y niveles de consistencia y viscosidad similares sin embargo dichas propiedadesse modifican raacutepidamente a lo largo del tiempo en especial si las mezclas se mantienen agitadas En el otroextremo a bajas temperaturas puede ocurrir una refluidificacioacuten que se contrapone a la peacuterdida de fluidez tiacute-pica de las mezclas con cemento portland La influencia de ambos fenoacutemenos no es independiente del estadode agitacioacuten y consecuentemente tambieacuten es previsible una mayor variabilidad a bajas temperaturas

Figura 4 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro del mortero fabricado con el superplastificante SP1 a 10 20 30 y 40ordm C y su evolucioacutendurante 60 minutos

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17CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Figura 5 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP1

Figura 6 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP2

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18 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

4 CONCLUSIONES

Se estudioacute el efecto de la temperatura y de las condiciones de mantenimiento durante la primera hora enel comportamiento reoloacutegico de morteros caracteriacutesticos de HAC Dentro del intervalo de los paraacutemetros los

materiales y las variables estudiadas se pueden extraer las siguientes conclusiones

- La temperatura ambiental y la de los materiales tiene una gran influencia sobre las propiedades en frescodel material y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo En este sentido las temperaturas bajas (lt 20ordmC) pueden favorecer fenoacutemenos de refluidificacioacuten que pueden justificarse con base en una menor velocidadde adsorcioacuten del aditivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento Las temperaturas altas (gt 30 ordmC)pueden aumentar la fluidez inicial pero favorecen la peacuterdida de movilidad con sus consecuentes implicacionespraacutecticas de gran relevancia para el HAC

- Los efectos se verificaron tanto en determinaciones de tipo ingenieril (ensayo de consistencia) como en larespuesta reoloacutegica (reoacutemetro) Los paraacutemetros reoloacutegicos variaron significativamente en el tiempo conformecon la variacioacuten de temperatura Tanto la viscosidad plaacutestica como la tensioacuten umbral aumentaron durante laprimera hora aunque en los primeros 30 minutos el efecto sobre la viscosidad fue maacutes notorio

- Las condiciones de mantenimiento de las mezclas influyen significativamente sobre las propiedades enestado fresco Se encontroacute que en especial la viscosidad plaacutestica se modifica en mayor medida cuando losmorteros se someten a agitacioacuten perioacutedica

5 Agradecimientos

Los autores agradecen el soporte brindado a traveacutes del proyecto de investigacioacuten ldquoHabitat 2030 Ma-

teriales y componentesrdquo (PSS 11-2005 PSE-380000-2006-4 PSE-380000-2007-1) financiado por elMinisterio de Educacioacuten y Ciencia

Referencias

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19CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINETAILINGS AND POWER STATION FLY ASH

CA Charles-Cruz

School of Civil Engineering Autonomous University of Nuevo Leon Mexico (FIC-UANL)Researcher of the National Researchers Systems-Candidate LevelMember of the Concrete Technology Academic Body (FIC-UANL)

RESUMEN

Las partiacuteculas de desecho dentro de los intervalos de tamantildeo de limo fino tienen una disposicioacuten final en la que frecuentemente se mezclan con aguapara formar un lodo que se bombea a depoacutesitos donde ocurre la sedimentacioacuten de los soacutelidos El lsquosuelorsquo que resulta de esta operacioacuten tiene una estructuramuy suelta que lo hace difiacutecil extraer muestras y realizar pruebas Existe un intereacutes diverso en el comportamiento de estos materiales por ejemplo parael desarrollo posterior de aacutereas en las que se encuentran depositados

Este artiacuteculo describe la preparacioacuten de muestras muy sueltas de ceniza volante y de jales de mineriacutea de la produccioacuten de fluorita en un intento porreplicar la estructura de los rellenos depositados hidraacuteulicamente Tambieacuten se presentan aquiacute resultados parciales del programa de pruebas triaxiales rea-lizadas en estos materiales Se describen las dificultades de la preparacioacuten de las muestras asiacute como de la medicioacuten del e

max Se discute el uso del iacutendice

de dilatancia propuesto por Bolton (1986) para describir el comportamiento de estos depoacutesitos y se concluye que podriacutea necesitar cierta adaptacioacuten parasu uso en estos materiales El material presenta diversos grados de inestabilidad cuando se sujeta a cargas no drenadas lo cual puede depender del nivelde esfuerzos normales de la forma de las partiacuteculas y de la distribucioacuten de los tamantildeos

Palabras clave

rellenos hidraacuteulicos licuacioacuten dilatancia iacutendice relativo de dilatancia

ABSTRACT

Fine silt-sized waste particles are often disposed of by being mixed with water pumped to a void and allowed to sediment The resulting lsquosoilrsquo has avery loose structure which makes it difficult to sample and test There is interest in the behavior of these materials eg for redevelopment

This paper describes the preparation of very loose samples of pulverized fuel ash and mine tailings from fluorspar production in an attempt to replicatethe structure of hydraulically deposited fills The preliminary results of triaxial tests are also presented

Difficulties in sample preparation and measuring emax are described The use of Boltonrsquos (1986) relative dilatancy index to describe the behavior ofsuch deposits is discussed and it is concluded that it may need adapting for use with these materials The materials display varying degrees of instability inundrained loading that may be dependent on stress level and particle shape and size distribution

Keywords hydraulic fills liquefaction dilatancy relative dilatancy index

INTRODUCCIOacuteN

Hydraulically placed fills are a common form of disposal for industrial operations that generate largeamounts of fine-grained inert solid waste Such wastes are mixed with water and pumped as flowable slurryinto impoundments An inherent characteristic of the freshly sedimented material is its very open and loosestructure

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20 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Interest arises in the behavior of these very loose deposits both when evaluating the stability of impound-ment facilities and when considering the redevelopment potential of disposal sites For this reason there isgreat interest in the classification shear strength and compressibility behavior of such fills

This paper presents the results of index and triaxial tests on two hydraulically placed fill materials calciumfluoride (fluorspar) mine tailings from Glebe Mine Chesterfield Derbyshire and pulverized fuel ash (PFA) fromSkelton Grange Leeds West Yorkshire These materials were selected as representing two extremes of particleshape angular and rounded Due to the very loose nature of the deposits it was not possible to recover evennotionally undisturbed samples for testing therefore water pluviation of either initially dry material or slurrywas used to prepare samples for consolidation and triaxial testing

BACKGROUND

Interest in the geotechnical behavior of hydraulic fills may be broadly categorized as design and optimiza-tion of production and impoundment sites environmental impact and environmental risks of impoundments(including embankment safety) hydrogeological issues and site reuse These materials are typically of silt sizeDifficulty in investigating the geotechnical properties of hydraulic fills lies also in their heterogeneity Variationsover time arise due to changes in the mineral composition of the parent rock the minerals being extracted andthe methods of separation (crushing grinding use of surfactants etc) In addition the type of slurry deposi-tion (single point discharge or multiple point discharge) influences spatial variations within the impoundmentThis variability will affect the analysis of one site but also makes comparison between sites very difficult

The geotechnical properties of several different types of tailings can be found in the literature includingalumina red mud copper tailings (Qiu and Sego 2001) gold tailings (Stone et al 1994) and bauxite (Con-soli and Sills 2000) These papers focus on consolidation characteristics hydraulic conductivity and liquefac-

tion susceptibility due to their importance in impoundment design

The study of the engineering characteristics of PFA as a general fill can be traced back to the work on theuse of PFA as an embankment material by Raymond (1958) and Knight (1960) McLaren and DiGioia (1987)Gray and Lin (1972) Leonards and Bailey (1982) Martin et al (1990) Toth et al (1988) Parylak (1992)Okumura et al (1996) and Trivedi and Sud (1999b) also describe the use and engineering properties of PFAThere has also been work on the collapse behaviour of loose PFA deposits (Henau and Thijs 1985 Trivediand Sud 1999a)

It can be very difficult to take undisturbed samples of hydraulically placed fill because any disturbance(including stress relief at the bottom of a cased borehole) can lead to strength loss in loose non-cohesive de-

posits and instability of the base of any borehole Where the fill is very loose it is impossible to recover evennotionally undisturbed samples for laboratory testing which can hinder the correct characterization of suchdeposits Correlation between field and laboratory tests has been attempted to overcome this limitation egseismic cone penetration testing (SCPT) by Woeller et al (1996) piezocone testing by Davies (1999) andcone penetration testing (CPT) by Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (in press) Another approachto this difficulty has been to calibrate theoretical numerical models using either centrifugal model tests (Stone

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21CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

et al 1994) or field studies (Consoli and Sills 2000) Theoretical modeling studies using large strain conso-lidation theory have been conducted by Cargill (1984) and Seneviratne et al (1996)

Hydraulically placed fills and embankments are susceptible to liquefaction under monotonic or cyclic loads

(see eg Fourie et al 2000 Ishihara 1993) As generally defined liquefaction is a sudden loss of shearstrength due to a rapid increase in pore water pressure The study of liquefaction phenomena in sands hasbeen extensive and there are a variety of empirical and theoretical approaches to assess liquefaction potential(Ng et al 2004 Verdugo and Ishihara 1996) However there has been less research on the effect of finesin the liquefaction process and on the study of this phenomenon for silty or clayey soils Finn et al (1994) at-tempt to summarise the effects of fines content on liquefaction resistance for both non-plastic and plastic finegrained soils According to their guidelines for non-plastic fines there is an increase in liquefaction resistancefor a silty sand compared to clean sand with same normalized standard penetration resistance (N1)60 thereis a decrease in liquefaction resistance with increasing fines content for materials with same gross void ratioand materials with the same void ratio in the sand skeleton have the same liquefaction resistance For the caseof plastic fines the modified Chinese criteria (after Finn et al op cit) suggest that soils that satisfy all fourrequirements ie

bull finer than 0005 mm le 10bull Liquid limit le 36bull Natural water contentge 092 LLbull Liquidity index IL le 07

are susceptible to liquefaction Yamamuro and Lade (1998) suggest that unlike the behaviour of cleansands where susceptibility to liquefaction increases with confining stress the liquefaction resistance of siltysands can initially increase with confining stress This is attributed to the silt particles producing meta-stablestructures at low confining stress Thevanayagam (1998) suggest a categorisation of behaviour of silty sandswith varying degrees of fines to which different structures and grain to grain contact may lead to different un-drained behaviours including limited instability and even liquefaction Guo and Prakash (1999) suggest thatsoil fabric and aging seem to slow down pore pressure generation and that a higher percent of plastic finesmay increase the liquefaction resistance of silty soils

SITE AND MATERIAL DESCRIPTION

Glebe Mine Tailings

Fluorspar (calcium fluoride) is the only major source of fluorine and is also used in the production of a wide

range of industrial products such as pharmaceuticals glass plastics (Notholt 1971) Glebe Mine is locatedin Stoney Middleton near Chesterfield Derbyshire Operations on site consist of fluorspar mining processingand tailings disposal

Fluorspar extraction is undertaken by crushing the parent rock which is then processed as a slurry so thatdifferent minerals can be separated gravimetrically using detergents The resulting tailings are mainly compo-sed of barites (40) limestone (33) and silica (25) A summary of the Geotechnical properties of Glebe

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Mine tailings is given in Table 1 A scanning electron micrograph (SEM) is shown in Figure 1a which showsoccasional subangular coarse particles and the predominantly angular and plate-like finer particles (D50=4m)

The active disposal lagoon at the site is sub-divided with one half being used as an active sluicing pond

while the partially dewatered tailings are being recovered from the other half The excavated material is used asback-fill within the active open cast mine This releases lagoon capacity and creates a sustainable waste cycle atthe mine The bulk remoulded tailings samples used in this study were taken from the latter area of the lagoon

Skelton Grange PFA

PFA or fly-ash is a waste from pulverized coal combustion for electricity generation It is the fine residuethat is collected by mechanical or static precipitators PFA is often transported locally by producing a water-based slurry which is pumped into sedimentation lagoons for disposal Once in the lagoon the PFA quicklysettles out to form a particulate mass while the water drains away PFA particles are typical spherical rangingin diameter from gt1m to 150m and due to the rapid cooling of the flue gases consist primarily of non-crystalline particles or glasses (about 80) and only a small amount of crystalline material (Cabrera et al1986) An SEM image of Skelton Grange PFA is shown in Figure 1b where the mainly spherical particles canbe observed Amorphous particles in Figure 1b are assumed to be unburned carbon

For this study PFA was obtained from the Skelton Grange lagoons in Leeds West Yorkshire where a landfillis currently being constructed over the 50 m deep PFA lagoon Details of the site and previous field investiga-tions are included in Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (2005) Figure 2 shows an aspect of theSkelton Grange Landfill Site where PFA is the underlying strata and the embankment material and of Glebemine tailings lagoon

Figure 1 SEM images of (a) Glebe Mine Tailings and (b) Skelton Grange PFA

(a) (b)

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CA Charles-Cruz

Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

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CA Charles-Cruz

Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

~ ~

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

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CA Charles-Cruz

The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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30 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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31CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

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LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

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CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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11CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Si bien la potencia de las medidas reoloacutegicas obtenidas mediante viscosiacutemetros es indiscutible (auacuten con la variabilidad que existe entre los resultados de diferentes equipos) los ensayos ingenieriles resultan de granintereacutes praacutectico ya que muchas veces brindan valores posibles de ser relacionados con los paraacutemetros reoloacute-gicos baacutesicos como lo son la tensioacuten umbral y la viscosidad plaacutestica

En este trabajo se estudia la influencia de la temperatura el transcurso del tiempo y las condiciones demantenimiento sobre la fase mortero de dos mezclas de HAC Cabe notar que sobre dichos hormigones serealizaron estudios equivalentes que se presentan en forma paralela (Zerbino et al 2008) trabajando con valores de temperatura similares y los mismos tipos de materiales componentes Entre los resultados se inclu- yen los paraacutemetros reoloacutegicos obtenidos mediante un reoacutemetro y se analizan conjuntamente con el comporta-miento observado en el ensayo de la mesa de sacudidas pero en este caso sin imprimir golpes De manerageneral se ha observado que la temperatura ambiental y de los materiales tiene una gran influencia sobre laspropiedades en fresco del mortero y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo que los paraacutemetros reo-loacutegicos variacutean significativamente en el tiempo por el efecto de la temperatura y que la presencia de agitacioacutenmodifica las propiedades en estado fresco

2 DETALLES EXPERIMENTALES

Los morteros fueron preparados empleando los mismos materiales y tomando en consideracioacuten las propor-ciones utilizadas en dos HACs (Zerbino et al 2008) Seguacuten se indica en la Tabla 1 estas mezclas difierenbaacutesicamente en el tamantildeo maacuteximo del aacuterido utilizado Se emplearon aacuteridos calizos de machaqueo cementoCEM I 425R y dos superplastificantes diferentes ambos de base policarboxilato designados como SP1 (Gle-nium C355) y SP2 (Glenium C303 SCC) La principal diferencia entre ambos aditivos radica en que mientrasSP1 es un superplastificante puro SP2 incorpora en su formulacioacuten un aditivo modificador de viscosidad(cohesionante) con el fin de mejorar la estabilidad frente a segregacioacuten yo exudacioacuten

Conforme muestra la Tabla 1 para fabricar los HAC se habiacutea empleado una mezcla de dos arenas detamantildeos 0-2 mm y 0-4 mm en las proporciones 64 y 36 respectivamente La granulometriacutea de dichasarenas y la curva compuesta se muestran en la Figura 1 Para realizar los estudios sobre morteros las arenasse mezclaron en la proporcioacuten indicada y posteriormente la mezcla se tamizoacute con un tamiz de 2 mm ya quees el tamantildeo maacuteximo de partiacutecula que admite el reoacutemetro

Tabla 1 Proporciones (kgm3) de los hormigones (Zerbino et al 2006) empleados como referencia para preparar los morteros

Tipo de HormigoacutenHAC-12 HAC-20

CEM I 425R 362 334

Filler 109 100

Arena 0-2 mm 710 602

Arena 0-5 mm 398 337

Grava 5-12 mm 526 447

Grava 12-18 mm --- 328

Agua 181 167

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12 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Para evaluar los paraacutemetros reoloacutegicos de los morteros se empleoacute un reoacutemetro Viskomat NT de Schlei-binger con control de temperatura mediante recirculacioacuten de agua La Tabla 2 muestra la dosificacioacuten de losmorteros obtenida con base en la de los hormigones indicados en la Tabla 1 considerando la fraccioacuten de lasarenas menor que 2 mm

Se adoptaron como temperaturas de ensayo las de 10 20 30 y 40 ordmC Los materiales se mantuvieron 24horas a la temperatura de ensayo previo a la realizacioacuten de los mismos

Los morteros se prepararon a la temperatura ambiente y una vez fabricados se mantuvieron a la tem-peratura requerida en nevera o estufa seguacuten procediacutea Se evaluoacute la evolucioacuten durante 60 minutos de laspropiedades en fresco considerando dos situaciones diferentes agitacioacuten constante y reposo Los morterosmantenidos en reposo fueron agitados durante 1 minuto antes de cada medida

La fluidez se determinoacute empleando el meacutetodo de la mesa de sacudidas (UNE 83811) midiendo el diaacute-metro medio del mortero una vez levantado el cono con la diferencia de que el mortero no fue compactado

Tabla 2 Composicioacuten de los morteros (kgm3)

CEM I 425R 527

Mezcla de Arenas 0-2 0-5 mm con Oslash lt 2 mm 1449

filler 158

Agua 255 (ac = 048)

Superplastifi

cante 11 (spc = 209)

Figura 1 Distribucioacuten granulomeacutetrica de las arenas para fabricar los morteros

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13CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

mediante golpes como se describe en la norma Los resultados se expresan como porcentaje de consistenciatal y como indica la norma

En los ensayos con el reoacutemetro el mortero se somete a una velocidad de giro creciente hasta 150 rpm en

3 minutos donde ademaacutes se consigue estabilizar la temperatura mediante recirculacioacuten de agua La medi-cioacuten de los paraacutemetros reoloacutegicos se realizoacute empleando la rampa decreciente cuya duracioacuten es tambieacuten de 3minutos Todas las determinaciones tanto la mesa de sacudidas como los paraacutemetros reoloacutegicos se realizaronal finalizar el mezclado a los 30 y a los 60 minutos

3 RESULTADOS Y DISCUSION

31 La consistencia

Los resultados de consistencia obtenidos con la mesa de sacudidas para los dos superplastificantes estu-diados y su evolucioacuten en el tiempo se muestran en la Figura 2 Es posible observar que con ambos aditivosse da el fenoacutemeno de refluidificacioacuten a bajas temperaturas siendo maacutes acusado en presencia de agitacioacutenespecialmente a 20deg C Este fenoacutemeno se manifiesta por un aumento de la consistencia del mortero especial-mente durante los primeros 30 minutos despueacutes de su fabricacioacuten y esto se atribuye a una lenta adsorcioacuten deladitivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento En los morteros preparados a 10deg C se mantienela fluidez auacuten a los 60 minutos mientras que los expuestos a 20deg C comienzan a perder fluidez luego de 30minutos

Tambieacuten se aprecia que la fluidez a 10deg C fue menor que a 20deg C lo que resulta consistente con las ob-servaciones de otros autores (Pellerin et al 2005) y con los resultados sobre HACs elaborados con el mismo

tipo de materiales (Zerbino et al 2008) Por encima de los 20deg C la consistencia inicial se mantiene praacutecti-camente constante

A temperaturas superiores a los 30deg C no se observa el fenoacutemeno de refluidificacioacuten y los morteros expe-rimentan como era de esperar una notable peacuterdida de consistencia con el tiempo En general en presenciade agitacioacuten constante la peacuterdida de consistencia es mucho mayor que en el caso de los morteros que semantienen en reposo este hecho ha de tenerse en consideracioacuten para el uso y la aplicacioacuten del HAC

32 Los paraacutemetros reoloacutegicos

Los paraacutemetros reoloacutegicos se evaluaron al mismo tiempo que la consistencia La Figura 3 muestra el efecto

de la temperatura en el comportamiento reoloacutegico de los morteros preparados con los dos superplastificantesjusto despueacutes de su fabricacioacuten Se observa que la temperatura influye significativamente en la viscosidad plaacutes-tica (relacionada con la pendiente del graacutefico momento torsor-velocidad) sin afectar tanto la tensioacuten umbral(relacionada con la ordenada en el origen) Estos resultados siguen una tendencia similar a la anteriormenteobservada sobre los HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

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14 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Figura 2 Evolucioacuten de la consistencia de los morteros en funcioacuten de la temperatura de ensayo en presencia o no de agitacioacuteny de alguacuten tipo de superplastificante

Figura 3 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de los morteros fabricados con los superplastificantes SP1 y SP2 justodespueacutes de su fabricacioacuten

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15CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

En la Figura 4 se muestra a modo de ejemplo la evolucioacuten durante 60 minutos de la respuesta reoloacutegicadel mortero preparado con SP1 y sometido a de agitacioacuten constante Se aprecian pocos cambios a 10deg Ccon ligeras modificaciones en los paraacutemetros reoloacutegicos durante la primera hora a los 20degC se verifica unincremento de la viscosidad y de la tensioacuten umbral entre las curvas obtenidas a 30 y a 60 minutos mientras

que en los expuestos a 30 oacute 40deg C se verifica un cambio substancial en las medidas del reoacutemetro

Una raacutepida observacioacuten permite verificar que el efecto de la temperatura en las propiedades en estadofresco es notable tanto en la consistencia (Figura 2) como en los paraacutemetros reoloacutegicos Como era previsibleel efecto fue maacutes significativo a altas temperaturas Para facilitar el anaacutelisis en las Figuras 5 y 6 se representancon base en las curvas del momento torsor vs la velocidad obtenidas mediante el reoacutemetro para los mor-teros con SP1 y SP2 respectivamente la evolucioacuten de la ordenada en el origen (relacionada con la tensioacutenumbral) y de la pendiente (relacionada con la viscosidad plaacutestica)

Considerando cada mortero se observa poca variacioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen durantelos primeros 30 minutos en especial en los morteros a menor temperatura Posteriormente el valor se mo-difica a medida que pasa el tiempo y a mayor temperatura Tambieacuten se verifica el efecto significativo que tienela agitacioacuten sobre la viscosidad Se aprecian diferencias importantes en la pendiente de las curvas momentotorsor vs velocidad cuando se las compara con los mismos morteros mantenidos sin agitacioacuten Sin embargocomo tambieacuten lo muestran las Figuras 5 y 6 la agitacioacuten no influye de forma tan marcada en la ordenada en elorigen (tensioacuten umbral) confirmando los resultados obtenidos a nivel de HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

El fenoacutemeno de refluidificacioacuten indicado por un aumento de consistencia de los morteros durante los pri-meros 30 minutos que fuera especialmente observado cuando el material fue expuesto a baja temperaturase puede relacionar en el nivel reoloacutegico con una disminucioacuten de la tensioacuten de corte umbral El efecto seobserva con claridad en los morteros con SP2 mantenidos con agitacioacuten a 10deg C

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16 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Comparando morteros expuestos a diferentes temperaturas se observa que la ordenada al origen tiendea disminuir entre 10 y 40 ordmC En general no se encontraron marcadas diferencias entre los dos aditivos em-pleados sin embargo mientras la pendiente inicial de las curvas es similar en los morteros con SP1 (creceligeramente a 40 ordmC sin agitar y posee un miacutenimo para 20 ordmC agitado (Figura 5) esta muestra una tendenciacreciente con la temperatura en los morteros con SP2 (Figura 6)

En siacutentesis los resultados confirman que la temperatura constituye un factor que puede incrementar cierta

variabilidad en las propiedades de morteros y HAC Los cambios durante la primera hora parecen ser menoresa temperaturas intermedias en este caso 20 ordmC Para temperaturas maacutes elevadas se encontraron valores detensioacuten umbral decrecientes y niveles de consistencia y viscosidad similares sin embargo dichas propiedadesse modifican raacutepidamente a lo largo del tiempo en especial si las mezclas se mantienen agitadas En el otroextremo a bajas temperaturas puede ocurrir una refluidificacioacuten que se contrapone a la peacuterdida de fluidez tiacute-pica de las mezclas con cemento portland La influencia de ambos fenoacutemenos no es independiente del estadode agitacioacuten y consecuentemente tambieacuten es previsible una mayor variabilidad a bajas temperaturas

Figura 4 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro del mortero fabricado con el superplastificante SP1 a 10 20 30 y 40ordm C y su evolucioacutendurante 60 minutos

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17CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Figura 5 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP1

Figura 6 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP2

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18 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

4 CONCLUSIONES

Se estudioacute el efecto de la temperatura y de las condiciones de mantenimiento durante la primera hora enel comportamiento reoloacutegico de morteros caracteriacutesticos de HAC Dentro del intervalo de los paraacutemetros los

materiales y las variables estudiadas se pueden extraer las siguientes conclusiones

- La temperatura ambiental y la de los materiales tiene una gran influencia sobre las propiedades en frescodel material y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo En este sentido las temperaturas bajas (lt 20ordmC) pueden favorecer fenoacutemenos de refluidificacioacuten que pueden justificarse con base en una menor velocidadde adsorcioacuten del aditivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento Las temperaturas altas (gt 30 ordmC)pueden aumentar la fluidez inicial pero favorecen la peacuterdida de movilidad con sus consecuentes implicacionespraacutecticas de gran relevancia para el HAC

- Los efectos se verificaron tanto en determinaciones de tipo ingenieril (ensayo de consistencia) como en larespuesta reoloacutegica (reoacutemetro) Los paraacutemetros reoloacutegicos variaron significativamente en el tiempo conformecon la variacioacuten de temperatura Tanto la viscosidad plaacutestica como la tensioacuten umbral aumentaron durante laprimera hora aunque en los primeros 30 minutos el efecto sobre la viscosidad fue maacutes notorio

- Las condiciones de mantenimiento de las mezclas influyen significativamente sobre las propiedades enestado fresco Se encontroacute que en especial la viscosidad plaacutestica se modifica en mayor medida cuando losmorteros se someten a agitacioacuten perioacutedica

5 Agradecimientos

Los autores agradecen el soporte brindado a traveacutes del proyecto de investigacioacuten ldquoHabitat 2030 Ma-

teriales y componentesrdquo (PSS 11-2005 PSE-380000-2006-4 PSE-380000-2007-1) financiado por elMinisterio de Educacioacuten y Ciencia

Referencias

1 GOLASZEWSKI J (2006) Effect of temperature on rheological properties of superplasticized cement mortars en ACI SP 239 pp 423-440

2 HAMMER TA y WALLEVIK JE (2005) On the correlations between rheology of paste mortar and concrete en Proc 2nd North American Conference on theDesign and Use of Self- Consolidating Concrete and 4th Int RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete Ed SP Shah pp 615-620

3 ZERBINO R AGULLOacute L BARRAGAacuteN B GARCIA T y GETTU R (2006) Caracterizacioacuten reoloacutegica de hormigones autocompactables ed Dept Ingenieriacutea de

la Construccioacuten Universitat Politegravecnica de Catalunya ISBN 84-87691-40-44 ZERBINO R BARRAGAacuteN B GARCIA T AGULLOacute L y GETTU R (2008) Efectos de la temperatura sobre los paraacutemetros reoloacutegicos y propiedades ingenieri-

les del hormigoacuten autocompactante en Proc 1er Cong Espantildeol sobre Hormigoacuten Autocompactante

5 PELLERIN B MAITRASSE P y MICOLLIER S (2005) Improving consistency of SCC rheological behavior by means of appropriate admixturization en Proc2nd North American Conference on the Design and Use of Self-Consolidating Concrete and 4th Int RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete Ed SPShah pp 17-23

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19CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINETAILINGS AND POWER STATION FLY ASH

CA Charles-Cruz

School of Civil Engineering Autonomous University of Nuevo Leon Mexico (FIC-UANL)Researcher of the National Researchers Systems-Candidate LevelMember of the Concrete Technology Academic Body (FIC-UANL)

RESUMEN

Las partiacuteculas de desecho dentro de los intervalos de tamantildeo de limo fino tienen una disposicioacuten final en la que frecuentemente se mezclan con aguapara formar un lodo que se bombea a depoacutesitos donde ocurre la sedimentacioacuten de los soacutelidos El lsquosuelorsquo que resulta de esta operacioacuten tiene una estructuramuy suelta que lo hace difiacutecil extraer muestras y realizar pruebas Existe un intereacutes diverso en el comportamiento de estos materiales por ejemplo parael desarrollo posterior de aacutereas en las que se encuentran depositados

Este artiacuteculo describe la preparacioacuten de muestras muy sueltas de ceniza volante y de jales de mineriacutea de la produccioacuten de fluorita en un intento porreplicar la estructura de los rellenos depositados hidraacuteulicamente Tambieacuten se presentan aquiacute resultados parciales del programa de pruebas triaxiales rea-lizadas en estos materiales Se describen las dificultades de la preparacioacuten de las muestras asiacute como de la medicioacuten del e

max Se discute el uso del iacutendice

de dilatancia propuesto por Bolton (1986) para describir el comportamiento de estos depoacutesitos y se concluye que podriacutea necesitar cierta adaptacioacuten parasu uso en estos materiales El material presenta diversos grados de inestabilidad cuando se sujeta a cargas no drenadas lo cual puede depender del nivelde esfuerzos normales de la forma de las partiacuteculas y de la distribucioacuten de los tamantildeos

Palabras clave

rellenos hidraacuteulicos licuacioacuten dilatancia iacutendice relativo de dilatancia

ABSTRACT

Fine silt-sized waste particles are often disposed of by being mixed with water pumped to a void and allowed to sediment The resulting lsquosoilrsquo has avery loose structure which makes it difficult to sample and test There is interest in the behavior of these materials eg for redevelopment

This paper describes the preparation of very loose samples of pulverized fuel ash and mine tailings from fluorspar production in an attempt to replicatethe structure of hydraulically deposited fills The preliminary results of triaxial tests are also presented

Difficulties in sample preparation and measuring emax are described The use of Boltonrsquos (1986) relative dilatancy index to describe the behavior ofsuch deposits is discussed and it is concluded that it may need adapting for use with these materials The materials display varying degrees of instability inundrained loading that may be dependent on stress level and particle shape and size distribution

Keywords hydraulic fills liquefaction dilatancy relative dilatancy index

INTRODUCCIOacuteN

Hydraulically placed fills are a common form of disposal for industrial operations that generate largeamounts of fine-grained inert solid waste Such wastes are mixed with water and pumped as flowable slurryinto impoundments An inherent characteristic of the freshly sedimented material is its very open and loosestructure

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Interest arises in the behavior of these very loose deposits both when evaluating the stability of impound-ment facilities and when considering the redevelopment potential of disposal sites For this reason there isgreat interest in the classification shear strength and compressibility behavior of such fills

This paper presents the results of index and triaxial tests on two hydraulically placed fill materials calciumfluoride (fluorspar) mine tailings from Glebe Mine Chesterfield Derbyshire and pulverized fuel ash (PFA) fromSkelton Grange Leeds West Yorkshire These materials were selected as representing two extremes of particleshape angular and rounded Due to the very loose nature of the deposits it was not possible to recover evennotionally undisturbed samples for testing therefore water pluviation of either initially dry material or slurrywas used to prepare samples for consolidation and triaxial testing

BACKGROUND

Interest in the geotechnical behavior of hydraulic fills may be broadly categorized as design and optimiza-tion of production and impoundment sites environmental impact and environmental risks of impoundments(including embankment safety) hydrogeological issues and site reuse These materials are typically of silt sizeDifficulty in investigating the geotechnical properties of hydraulic fills lies also in their heterogeneity Variationsover time arise due to changes in the mineral composition of the parent rock the minerals being extracted andthe methods of separation (crushing grinding use of surfactants etc) In addition the type of slurry deposi-tion (single point discharge or multiple point discharge) influences spatial variations within the impoundmentThis variability will affect the analysis of one site but also makes comparison between sites very difficult

The geotechnical properties of several different types of tailings can be found in the literature includingalumina red mud copper tailings (Qiu and Sego 2001) gold tailings (Stone et al 1994) and bauxite (Con-soli and Sills 2000) These papers focus on consolidation characteristics hydraulic conductivity and liquefac-

tion susceptibility due to their importance in impoundment design

The study of the engineering characteristics of PFA as a general fill can be traced back to the work on theuse of PFA as an embankment material by Raymond (1958) and Knight (1960) McLaren and DiGioia (1987)Gray and Lin (1972) Leonards and Bailey (1982) Martin et al (1990) Toth et al (1988) Parylak (1992)Okumura et al (1996) and Trivedi and Sud (1999b) also describe the use and engineering properties of PFAThere has also been work on the collapse behaviour of loose PFA deposits (Henau and Thijs 1985 Trivediand Sud 1999a)

It can be very difficult to take undisturbed samples of hydraulically placed fill because any disturbance(including stress relief at the bottom of a cased borehole) can lead to strength loss in loose non-cohesive de-

posits and instability of the base of any borehole Where the fill is very loose it is impossible to recover evennotionally undisturbed samples for laboratory testing which can hinder the correct characterization of suchdeposits Correlation between field and laboratory tests has been attempted to overcome this limitation egseismic cone penetration testing (SCPT) by Woeller et al (1996) piezocone testing by Davies (1999) andcone penetration testing (CPT) by Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (in press) Another approachto this difficulty has been to calibrate theoretical numerical models using either centrifugal model tests (Stone

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et al 1994) or field studies (Consoli and Sills 2000) Theoretical modeling studies using large strain conso-lidation theory have been conducted by Cargill (1984) and Seneviratne et al (1996)

Hydraulically placed fills and embankments are susceptible to liquefaction under monotonic or cyclic loads

(see eg Fourie et al 2000 Ishihara 1993) As generally defined liquefaction is a sudden loss of shearstrength due to a rapid increase in pore water pressure The study of liquefaction phenomena in sands hasbeen extensive and there are a variety of empirical and theoretical approaches to assess liquefaction potential(Ng et al 2004 Verdugo and Ishihara 1996) However there has been less research on the effect of finesin the liquefaction process and on the study of this phenomenon for silty or clayey soils Finn et al (1994) at-tempt to summarise the effects of fines content on liquefaction resistance for both non-plastic and plastic finegrained soils According to their guidelines for non-plastic fines there is an increase in liquefaction resistancefor a silty sand compared to clean sand with same normalized standard penetration resistance (N1)60 thereis a decrease in liquefaction resistance with increasing fines content for materials with same gross void ratioand materials with the same void ratio in the sand skeleton have the same liquefaction resistance For the caseof plastic fines the modified Chinese criteria (after Finn et al op cit) suggest that soils that satisfy all fourrequirements ie

bull finer than 0005 mm le 10bull Liquid limit le 36bull Natural water contentge 092 LLbull Liquidity index IL le 07

are susceptible to liquefaction Yamamuro and Lade (1998) suggest that unlike the behaviour of cleansands where susceptibility to liquefaction increases with confining stress the liquefaction resistance of siltysands can initially increase with confining stress This is attributed to the silt particles producing meta-stablestructures at low confining stress Thevanayagam (1998) suggest a categorisation of behaviour of silty sandswith varying degrees of fines to which different structures and grain to grain contact may lead to different un-drained behaviours including limited instability and even liquefaction Guo and Prakash (1999) suggest thatsoil fabric and aging seem to slow down pore pressure generation and that a higher percent of plastic finesmay increase the liquefaction resistance of silty soils

SITE AND MATERIAL DESCRIPTION

Glebe Mine Tailings

Fluorspar (calcium fluoride) is the only major source of fluorine and is also used in the production of a wide

range of industrial products such as pharmaceuticals glass plastics (Notholt 1971) Glebe Mine is locatedin Stoney Middleton near Chesterfield Derbyshire Operations on site consist of fluorspar mining processingand tailings disposal

Fluorspar extraction is undertaken by crushing the parent rock which is then processed as a slurry so thatdifferent minerals can be separated gravimetrically using detergents The resulting tailings are mainly compo-sed of barites (40) limestone (33) and silica (25) A summary of the Geotechnical properties of Glebe

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Mine tailings is given in Table 1 A scanning electron micrograph (SEM) is shown in Figure 1a which showsoccasional subangular coarse particles and the predominantly angular and plate-like finer particles (D50=4m)

The active disposal lagoon at the site is sub-divided with one half being used as an active sluicing pond

while the partially dewatered tailings are being recovered from the other half The excavated material is used asback-fill within the active open cast mine This releases lagoon capacity and creates a sustainable waste cycle atthe mine The bulk remoulded tailings samples used in this study were taken from the latter area of the lagoon

Skelton Grange PFA

PFA or fly-ash is a waste from pulverized coal combustion for electricity generation It is the fine residuethat is collected by mechanical or static precipitators PFA is often transported locally by producing a water-based slurry which is pumped into sedimentation lagoons for disposal Once in the lagoon the PFA quicklysettles out to form a particulate mass while the water drains away PFA particles are typical spherical rangingin diameter from gt1m to 150m and due to the rapid cooling of the flue gases consist primarily of non-crystalline particles or glasses (about 80) and only a small amount of crystalline material (Cabrera et al1986) An SEM image of Skelton Grange PFA is shown in Figure 1b where the mainly spherical particles canbe observed Amorphous particles in Figure 1b are assumed to be unburned carbon

For this study PFA was obtained from the Skelton Grange lagoons in Leeds West Yorkshire where a landfillis currently being constructed over the 50 m deep PFA lagoon Details of the site and previous field investiga-tions are included in Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (2005) Figure 2 shows an aspect of theSkelton Grange Landfill Site where PFA is the underlying strata and the embankment material and of Glebemine tailings lagoon

Figure 1 SEM images of (a) Glebe Mine Tailings and (b) Skelton Grange PFA

(a) (b)

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Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

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Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

~ ~

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021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

~

~

~

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The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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44 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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12 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Para evaluar los paraacutemetros reoloacutegicos de los morteros se empleoacute un reoacutemetro Viskomat NT de Schlei-binger con control de temperatura mediante recirculacioacuten de agua La Tabla 2 muestra la dosificacioacuten de losmorteros obtenida con base en la de los hormigones indicados en la Tabla 1 considerando la fraccioacuten de lasarenas menor que 2 mm

Se adoptaron como temperaturas de ensayo las de 10 20 30 y 40 ordmC Los materiales se mantuvieron 24horas a la temperatura de ensayo previo a la realizacioacuten de los mismos

Los morteros se prepararon a la temperatura ambiente y una vez fabricados se mantuvieron a la tem-peratura requerida en nevera o estufa seguacuten procediacutea Se evaluoacute la evolucioacuten durante 60 minutos de laspropiedades en fresco considerando dos situaciones diferentes agitacioacuten constante y reposo Los morterosmantenidos en reposo fueron agitados durante 1 minuto antes de cada medida

La fluidez se determinoacute empleando el meacutetodo de la mesa de sacudidas (UNE 83811) midiendo el diaacute-metro medio del mortero una vez levantado el cono con la diferencia de que el mortero no fue compactado

Tabla 2 Composicioacuten de los morteros (kgm3)

CEM I 425R 527

Mezcla de Arenas 0-2 0-5 mm con Oslash lt 2 mm 1449

filler 158

Agua 255 (ac = 048)

Superplastifi

cante 11 (spc = 209)

Figura 1 Distribucioacuten granulomeacutetrica de las arenas para fabricar los morteros

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13CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

mediante golpes como se describe en la norma Los resultados se expresan como porcentaje de consistenciatal y como indica la norma

En los ensayos con el reoacutemetro el mortero se somete a una velocidad de giro creciente hasta 150 rpm en

3 minutos donde ademaacutes se consigue estabilizar la temperatura mediante recirculacioacuten de agua La medi-cioacuten de los paraacutemetros reoloacutegicos se realizoacute empleando la rampa decreciente cuya duracioacuten es tambieacuten de 3minutos Todas las determinaciones tanto la mesa de sacudidas como los paraacutemetros reoloacutegicos se realizaronal finalizar el mezclado a los 30 y a los 60 minutos

3 RESULTADOS Y DISCUSION

31 La consistencia

Los resultados de consistencia obtenidos con la mesa de sacudidas para los dos superplastificantes estu-diados y su evolucioacuten en el tiempo se muestran en la Figura 2 Es posible observar que con ambos aditivosse da el fenoacutemeno de refluidificacioacuten a bajas temperaturas siendo maacutes acusado en presencia de agitacioacutenespecialmente a 20deg C Este fenoacutemeno se manifiesta por un aumento de la consistencia del mortero especial-mente durante los primeros 30 minutos despueacutes de su fabricacioacuten y esto se atribuye a una lenta adsorcioacuten deladitivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento En los morteros preparados a 10deg C se mantienela fluidez auacuten a los 60 minutos mientras que los expuestos a 20deg C comienzan a perder fluidez luego de 30minutos

Tambieacuten se aprecia que la fluidez a 10deg C fue menor que a 20deg C lo que resulta consistente con las ob-servaciones de otros autores (Pellerin et al 2005) y con los resultados sobre HACs elaborados con el mismo

tipo de materiales (Zerbino et al 2008) Por encima de los 20deg C la consistencia inicial se mantiene praacutecti-camente constante

A temperaturas superiores a los 30deg C no se observa el fenoacutemeno de refluidificacioacuten y los morteros expe-rimentan como era de esperar una notable peacuterdida de consistencia con el tiempo En general en presenciade agitacioacuten constante la peacuterdida de consistencia es mucho mayor que en el caso de los morteros que semantienen en reposo este hecho ha de tenerse en consideracioacuten para el uso y la aplicacioacuten del HAC

32 Los paraacutemetros reoloacutegicos

Los paraacutemetros reoloacutegicos se evaluaron al mismo tiempo que la consistencia La Figura 3 muestra el efecto

de la temperatura en el comportamiento reoloacutegico de los morteros preparados con los dos superplastificantesjusto despueacutes de su fabricacioacuten Se observa que la temperatura influye significativamente en la viscosidad plaacutes-tica (relacionada con la pendiente del graacutefico momento torsor-velocidad) sin afectar tanto la tensioacuten umbral(relacionada con la ordenada en el origen) Estos resultados siguen una tendencia similar a la anteriormenteobservada sobre los HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

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14 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Figura 2 Evolucioacuten de la consistencia de los morteros en funcioacuten de la temperatura de ensayo en presencia o no de agitacioacuteny de alguacuten tipo de superplastificante

Figura 3 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de los morteros fabricados con los superplastificantes SP1 y SP2 justodespueacutes de su fabricacioacuten

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15CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

En la Figura 4 se muestra a modo de ejemplo la evolucioacuten durante 60 minutos de la respuesta reoloacutegicadel mortero preparado con SP1 y sometido a de agitacioacuten constante Se aprecian pocos cambios a 10deg Ccon ligeras modificaciones en los paraacutemetros reoloacutegicos durante la primera hora a los 20degC se verifica unincremento de la viscosidad y de la tensioacuten umbral entre las curvas obtenidas a 30 y a 60 minutos mientras

que en los expuestos a 30 oacute 40deg C se verifica un cambio substancial en las medidas del reoacutemetro

Una raacutepida observacioacuten permite verificar que el efecto de la temperatura en las propiedades en estadofresco es notable tanto en la consistencia (Figura 2) como en los paraacutemetros reoloacutegicos Como era previsibleel efecto fue maacutes significativo a altas temperaturas Para facilitar el anaacutelisis en las Figuras 5 y 6 se representancon base en las curvas del momento torsor vs la velocidad obtenidas mediante el reoacutemetro para los mor-teros con SP1 y SP2 respectivamente la evolucioacuten de la ordenada en el origen (relacionada con la tensioacutenumbral) y de la pendiente (relacionada con la viscosidad plaacutestica)

Considerando cada mortero se observa poca variacioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen durantelos primeros 30 minutos en especial en los morteros a menor temperatura Posteriormente el valor se mo-difica a medida que pasa el tiempo y a mayor temperatura Tambieacuten se verifica el efecto significativo que tienela agitacioacuten sobre la viscosidad Se aprecian diferencias importantes en la pendiente de las curvas momentotorsor vs velocidad cuando se las compara con los mismos morteros mantenidos sin agitacioacuten Sin embargocomo tambieacuten lo muestran las Figuras 5 y 6 la agitacioacuten no influye de forma tan marcada en la ordenada en elorigen (tensioacuten umbral) confirmando los resultados obtenidos a nivel de HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

El fenoacutemeno de refluidificacioacuten indicado por un aumento de consistencia de los morteros durante los pri-meros 30 minutos que fuera especialmente observado cuando el material fue expuesto a baja temperaturase puede relacionar en el nivel reoloacutegico con una disminucioacuten de la tensioacuten de corte umbral El efecto seobserva con claridad en los morteros con SP2 mantenidos con agitacioacuten a 10deg C

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16 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Comparando morteros expuestos a diferentes temperaturas se observa que la ordenada al origen tiendea disminuir entre 10 y 40 ordmC En general no se encontraron marcadas diferencias entre los dos aditivos em-pleados sin embargo mientras la pendiente inicial de las curvas es similar en los morteros con SP1 (creceligeramente a 40 ordmC sin agitar y posee un miacutenimo para 20 ordmC agitado (Figura 5) esta muestra una tendenciacreciente con la temperatura en los morteros con SP2 (Figura 6)

En siacutentesis los resultados confirman que la temperatura constituye un factor que puede incrementar cierta

variabilidad en las propiedades de morteros y HAC Los cambios durante la primera hora parecen ser menoresa temperaturas intermedias en este caso 20 ordmC Para temperaturas maacutes elevadas se encontraron valores detensioacuten umbral decrecientes y niveles de consistencia y viscosidad similares sin embargo dichas propiedadesse modifican raacutepidamente a lo largo del tiempo en especial si las mezclas se mantienen agitadas En el otroextremo a bajas temperaturas puede ocurrir una refluidificacioacuten que se contrapone a la peacuterdida de fluidez tiacute-pica de las mezclas con cemento portland La influencia de ambos fenoacutemenos no es independiente del estadode agitacioacuten y consecuentemente tambieacuten es previsible una mayor variabilidad a bajas temperaturas

Figura 4 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro del mortero fabricado con el superplastificante SP1 a 10 20 30 y 40ordm C y su evolucioacutendurante 60 minutos

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17CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Figura 5 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP1

Figura 6 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP2

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18 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

4 CONCLUSIONES

Se estudioacute el efecto de la temperatura y de las condiciones de mantenimiento durante la primera hora enel comportamiento reoloacutegico de morteros caracteriacutesticos de HAC Dentro del intervalo de los paraacutemetros los

materiales y las variables estudiadas se pueden extraer las siguientes conclusiones

- La temperatura ambiental y la de los materiales tiene una gran influencia sobre las propiedades en frescodel material y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo En este sentido las temperaturas bajas (lt 20ordmC) pueden favorecer fenoacutemenos de refluidificacioacuten que pueden justificarse con base en una menor velocidadde adsorcioacuten del aditivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento Las temperaturas altas (gt 30 ordmC)pueden aumentar la fluidez inicial pero favorecen la peacuterdida de movilidad con sus consecuentes implicacionespraacutecticas de gran relevancia para el HAC

- Los efectos se verificaron tanto en determinaciones de tipo ingenieril (ensayo de consistencia) como en larespuesta reoloacutegica (reoacutemetro) Los paraacutemetros reoloacutegicos variaron significativamente en el tiempo conformecon la variacioacuten de temperatura Tanto la viscosidad plaacutestica como la tensioacuten umbral aumentaron durante laprimera hora aunque en los primeros 30 minutos el efecto sobre la viscosidad fue maacutes notorio

- Las condiciones de mantenimiento de las mezclas influyen significativamente sobre las propiedades enestado fresco Se encontroacute que en especial la viscosidad plaacutestica se modifica en mayor medida cuando losmorteros se someten a agitacioacuten perioacutedica

5 Agradecimientos

Los autores agradecen el soporte brindado a traveacutes del proyecto de investigacioacuten ldquoHabitat 2030 Ma-

teriales y componentesrdquo (PSS 11-2005 PSE-380000-2006-4 PSE-380000-2007-1) financiado por elMinisterio de Educacioacuten y Ciencia

Referencias

1 GOLASZEWSKI J (2006) Effect of temperature on rheological properties of superplasticized cement mortars en ACI SP 239 pp 423-440

2 HAMMER TA y WALLEVIK JE (2005) On the correlations between rheology of paste mortar and concrete en Proc 2nd North American Conference on theDesign and Use of Self- Consolidating Concrete and 4th Int RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete Ed SP Shah pp 615-620

3 ZERBINO R AGULLOacute L BARRAGAacuteN B GARCIA T y GETTU R (2006) Caracterizacioacuten reoloacutegica de hormigones autocompactables ed Dept Ingenieriacutea de

la Construccioacuten Universitat Politegravecnica de Catalunya ISBN 84-87691-40-44 ZERBINO R BARRAGAacuteN B GARCIA T AGULLOacute L y GETTU R (2008) Efectos de la temperatura sobre los paraacutemetros reoloacutegicos y propiedades ingenieri-

les del hormigoacuten autocompactante en Proc 1er Cong Espantildeol sobre Hormigoacuten Autocompactante

5 PELLERIN B MAITRASSE P y MICOLLIER S (2005) Improving consistency of SCC rheological behavior by means of appropriate admixturization en Proc2nd North American Conference on the Design and Use of Self-Consolidating Concrete and 4th Int RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete Ed SPShah pp 17-23

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19CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINETAILINGS AND POWER STATION FLY ASH

CA Charles-Cruz

School of Civil Engineering Autonomous University of Nuevo Leon Mexico (FIC-UANL)Researcher of the National Researchers Systems-Candidate LevelMember of the Concrete Technology Academic Body (FIC-UANL)

RESUMEN

Las partiacuteculas de desecho dentro de los intervalos de tamantildeo de limo fino tienen una disposicioacuten final en la que frecuentemente se mezclan con aguapara formar un lodo que se bombea a depoacutesitos donde ocurre la sedimentacioacuten de los soacutelidos El lsquosuelorsquo que resulta de esta operacioacuten tiene una estructuramuy suelta que lo hace difiacutecil extraer muestras y realizar pruebas Existe un intereacutes diverso en el comportamiento de estos materiales por ejemplo parael desarrollo posterior de aacutereas en las que se encuentran depositados

Este artiacuteculo describe la preparacioacuten de muestras muy sueltas de ceniza volante y de jales de mineriacutea de la produccioacuten de fluorita en un intento porreplicar la estructura de los rellenos depositados hidraacuteulicamente Tambieacuten se presentan aquiacute resultados parciales del programa de pruebas triaxiales rea-lizadas en estos materiales Se describen las dificultades de la preparacioacuten de las muestras asiacute como de la medicioacuten del e

max Se discute el uso del iacutendice

de dilatancia propuesto por Bolton (1986) para describir el comportamiento de estos depoacutesitos y se concluye que podriacutea necesitar cierta adaptacioacuten parasu uso en estos materiales El material presenta diversos grados de inestabilidad cuando se sujeta a cargas no drenadas lo cual puede depender del nivelde esfuerzos normales de la forma de las partiacuteculas y de la distribucioacuten de los tamantildeos

Palabras clave

rellenos hidraacuteulicos licuacioacuten dilatancia iacutendice relativo de dilatancia

ABSTRACT

Fine silt-sized waste particles are often disposed of by being mixed with water pumped to a void and allowed to sediment The resulting lsquosoilrsquo has avery loose structure which makes it difficult to sample and test There is interest in the behavior of these materials eg for redevelopment

This paper describes the preparation of very loose samples of pulverized fuel ash and mine tailings from fluorspar production in an attempt to replicatethe structure of hydraulically deposited fills The preliminary results of triaxial tests are also presented

Difficulties in sample preparation and measuring emax are described The use of Boltonrsquos (1986) relative dilatancy index to describe the behavior ofsuch deposits is discussed and it is concluded that it may need adapting for use with these materials The materials display varying degrees of instability inundrained loading that may be dependent on stress level and particle shape and size distribution

Keywords hydraulic fills liquefaction dilatancy relative dilatancy index

INTRODUCCIOacuteN

Hydraulically placed fills are a common form of disposal for industrial operations that generate largeamounts of fine-grained inert solid waste Such wastes are mixed with water and pumped as flowable slurryinto impoundments An inherent characteristic of the freshly sedimented material is its very open and loosestructure

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20 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Interest arises in the behavior of these very loose deposits both when evaluating the stability of impound-ment facilities and when considering the redevelopment potential of disposal sites For this reason there isgreat interest in the classification shear strength and compressibility behavior of such fills

This paper presents the results of index and triaxial tests on two hydraulically placed fill materials calciumfluoride (fluorspar) mine tailings from Glebe Mine Chesterfield Derbyshire and pulverized fuel ash (PFA) fromSkelton Grange Leeds West Yorkshire These materials were selected as representing two extremes of particleshape angular and rounded Due to the very loose nature of the deposits it was not possible to recover evennotionally undisturbed samples for testing therefore water pluviation of either initially dry material or slurrywas used to prepare samples for consolidation and triaxial testing

BACKGROUND

Interest in the geotechnical behavior of hydraulic fills may be broadly categorized as design and optimiza-tion of production and impoundment sites environmental impact and environmental risks of impoundments(including embankment safety) hydrogeological issues and site reuse These materials are typically of silt sizeDifficulty in investigating the geotechnical properties of hydraulic fills lies also in their heterogeneity Variationsover time arise due to changes in the mineral composition of the parent rock the minerals being extracted andthe methods of separation (crushing grinding use of surfactants etc) In addition the type of slurry deposi-tion (single point discharge or multiple point discharge) influences spatial variations within the impoundmentThis variability will affect the analysis of one site but also makes comparison between sites very difficult

The geotechnical properties of several different types of tailings can be found in the literature includingalumina red mud copper tailings (Qiu and Sego 2001) gold tailings (Stone et al 1994) and bauxite (Con-soli and Sills 2000) These papers focus on consolidation characteristics hydraulic conductivity and liquefac-

tion susceptibility due to their importance in impoundment design

The study of the engineering characteristics of PFA as a general fill can be traced back to the work on theuse of PFA as an embankment material by Raymond (1958) and Knight (1960) McLaren and DiGioia (1987)Gray and Lin (1972) Leonards and Bailey (1982) Martin et al (1990) Toth et al (1988) Parylak (1992)Okumura et al (1996) and Trivedi and Sud (1999b) also describe the use and engineering properties of PFAThere has also been work on the collapse behaviour of loose PFA deposits (Henau and Thijs 1985 Trivediand Sud 1999a)

It can be very difficult to take undisturbed samples of hydraulically placed fill because any disturbance(including stress relief at the bottom of a cased borehole) can lead to strength loss in loose non-cohesive de-

posits and instability of the base of any borehole Where the fill is very loose it is impossible to recover evennotionally undisturbed samples for laboratory testing which can hinder the correct characterization of suchdeposits Correlation between field and laboratory tests has been attempted to overcome this limitation egseismic cone penetration testing (SCPT) by Woeller et al (1996) piezocone testing by Davies (1999) andcone penetration testing (CPT) by Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (in press) Another approachto this difficulty has been to calibrate theoretical numerical models using either centrifugal model tests (Stone

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CA Charles-Cruz

et al 1994) or field studies (Consoli and Sills 2000) Theoretical modeling studies using large strain conso-lidation theory have been conducted by Cargill (1984) and Seneviratne et al (1996)

Hydraulically placed fills and embankments are susceptible to liquefaction under monotonic or cyclic loads

(see eg Fourie et al 2000 Ishihara 1993) As generally defined liquefaction is a sudden loss of shearstrength due to a rapid increase in pore water pressure The study of liquefaction phenomena in sands hasbeen extensive and there are a variety of empirical and theoretical approaches to assess liquefaction potential(Ng et al 2004 Verdugo and Ishihara 1996) However there has been less research on the effect of finesin the liquefaction process and on the study of this phenomenon for silty or clayey soils Finn et al (1994) at-tempt to summarise the effects of fines content on liquefaction resistance for both non-plastic and plastic finegrained soils According to their guidelines for non-plastic fines there is an increase in liquefaction resistancefor a silty sand compared to clean sand with same normalized standard penetration resistance (N1)60 thereis a decrease in liquefaction resistance with increasing fines content for materials with same gross void ratioand materials with the same void ratio in the sand skeleton have the same liquefaction resistance For the caseof plastic fines the modified Chinese criteria (after Finn et al op cit) suggest that soils that satisfy all fourrequirements ie

bull finer than 0005 mm le 10bull Liquid limit le 36bull Natural water contentge 092 LLbull Liquidity index IL le 07

are susceptible to liquefaction Yamamuro and Lade (1998) suggest that unlike the behaviour of cleansands where susceptibility to liquefaction increases with confining stress the liquefaction resistance of siltysands can initially increase with confining stress This is attributed to the silt particles producing meta-stablestructures at low confining stress Thevanayagam (1998) suggest a categorisation of behaviour of silty sandswith varying degrees of fines to which different structures and grain to grain contact may lead to different un-drained behaviours including limited instability and even liquefaction Guo and Prakash (1999) suggest thatsoil fabric and aging seem to slow down pore pressure generation and that a higher percent of plastic finesmay increase the liquefaction resistance of silty soils

SITE AND MATERIAL DESCRIPTION

Glebe Mine Tailings

Fluorspar (calcium fluoride) is the only major source of fluorine and is also used in the production of a wide

range of industrial products such as pharmaceuticals glass plastics (Notholt 1971) Glebe Mine is locatedin Stoney Middleton near Chesterfield Derbyshire Operations on site consist of fluorspar mining processingand tailings disposal

Fluorspar extraction is undertaken by crushing the parent rock which is then processed as a slurry so thatdifferent minerals can be separated gravimetrically using detergents The resulting tailings are mainly compo-sed of barites (40) limestone (33) and silica (25) A summary of the Geotechnical properties of Glebe

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22 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Mine tailings is given in Table 1 A scanning electron micrograph (SEM) is shown in Figure 1a which showsoccasional subangular coarse particles and the predominantly angular and plate-like finer particles (D50=4m)

The active disposal lagoon at the site is sub-divided with one half being used as an active sluicing pond

while the partially dewatered tailings are being recovered from the other half The excavated material is used asback-fill within the active open cast mine This releases lagoon capacity and creates a sustainable waste cycle atthe mine The bulk remoulded tailings samples used in this study were taken from the latter area of the lagoon

Skelton Grange PFA

PFA or fly-ash is a waste from pulverized coal combustion for electricity generation It is the fine residuethat is collected by mechanical or static precipitators PFA is often transported locally by producing a water-based slurry which is pumped into sedimentation lagoons for disposal Once in the lagoon the PFA quicklysettles out to form a particulate mass while the water drains away PFA particles are typical spherical rangingin diameter from gt1m to 150m and due to the rapid cooling of the flue gases consist primarily of non-crystalline particles or glasses (about 80) and only a small amount of crystalline material (Cabrera et al1986) An SEM image of Skelton Grange PFA is shown in Figure 1b where the mainly spherical particles canbe observed Amorphous particles in Figure 1b are assumed to be unburned carbon

For this study PFA was obtained from the Skelton Grange lagoons in Leeds West Yorkshire where a landfillis currently being constructed over the 50 m deep PFA lagoon Details of the site and previous field investiga-tions are included in Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (2005) Figure 2 shows an aspect of theSkelton Grange Landfill Site where PFA is the underlying strata and the embankment material and of Glebemine tailings lagoon

Figure 1 SEM images of (a) Glebe Mine Tailings and (b) Skelton Grange PFA

(a) (b)

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23CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

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CA Charles-Cruz

Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

~ ~

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

~

~

~

~

~

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27CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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28 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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34 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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35CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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36 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

1 Aparicio-Mijares F J (1996) Fundamentos de Hidrologiacutea de Superficie Limusa Noriega Editores Meacutexico

2 Bell F-C ldquoGeneralized Rainfall-Duration-Frequency Relationshipsrdquo proc ASCE Journal of Hydraulics Div Vol 95 No HY1 311-327 19693 Campos-Aranda D F (1998) Procesos del ciclo hidroloacutegico Editorial Universitaria Potosina Meacutexico tercera reimpresioacuten

4 ChenC-L ldquoRainfall Intensity-duration-frequency formulasrdquo Proc ASCE Journal of Hydraulic Engineering Vol 109 No 12 paper No 184411603-1621 1983

5 Chow V T Maidment D R Mays L W (1994) Hidrologiacutea Aplicada McGraw Hill Interamericana Colombia

6 Escalante-Sandoval C A Reyes-Chaacutevez L (2002) Teacutecnicas Estadiacutesticas en Hidrologiacutea Facultad de Ingenieriacutea UNAM Meacutexico

7 Goswami A C ldquoShort Duration Rainfall Depth-Duration-Frequency Map of Indiardquo Proc of the second International Symposium in HydrologicData Fort Collins Co USA 48-59 1972

8 Gumbel E-J (1958) Statistics of Extremes Columbia Univ Press

9 IMTA 2000 Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica (ERIC II) Instituto Mexicano de Tecnologiacutea del Agua Meacutexico

10 Sivapalan M Bloumlschl G ldquoTransformation of point rainfall to aerial rainfall Intensity-duration-frecuency curvesrdquo Journal of Hydrology 204150-167 1998

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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44 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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13CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

mediante golpes como se describe en la norma Los resultados se expresan como porcentaje de consistenciatal y como indica la norma

En los ensayos con el reoacutemetro el mortero se somete a una velocidad de giro creciente hasta 150 rpm en

3 minutos donde ademaacutes se consigue estabilizar la temperatura mediante recirculacioacuten de agua La medi-cioacuten de los paraacutemetros reoloacutegicos se realizoacute empleando la rampa decreciente cuya duracioacuten es tambieacuten de 3minutos Todas las determinaciones tanto la mesa de sacudidas como los paraacutemetros reoloacutegicos se realizaronal finalizar el mezclado a los 30 y a los 60 minutos

3 RESULTADOS Y DISCUSION

31 La consistencia

Los resultados de consistencia obtenidos con la mesa de sacudidas para los dos superplastificantes estu-diados y su evolucioacuten en el tiempo se muestran en la Figura 2 Es posible observar que con ambos aditivosse da el fenoacutemeno de refluidificacioacuten a bajas temperaturas siendo maacutes acusado en presencia de agitacioacutenespecialmente a 20deg C Este fenoacutemeno se manifiesta por un aumento de la consistencia del mortero especial-mente durante los primeros 30 minutos despueacutes de su fabricacioacuten y esto se atribuye a una lenta adsorcioacuten deladitivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento En los morteros preparados a 10deg C se mantienela fluidez auacuten a los 60 minutos mientras que los expuestos a 20deg C comienzan a perder fluidez luego de 30minutos

Tambieacuten se aprecia que la fluidez a 10deg C fue menor que a 20deg C lo que resulta consistente con las ob-servaciones de otros autores (Pellerin et al 2005) y con los resultados sobre HACs elaborados con el mismo

tipo de materiales (Zerbino et al 2008) Por encima de los 20deg C la consistencia inicial se mantiene praacutecti-camente constante

A temperaturas superiores a los 30deg C no se observa el fenoacutemeno de refluidificacioacuten y los morteros expe-rimentan como era de esperar una notable peacuterdida de consistencia con el tiempo En general en presenciade agitacioacuten constante la peacuterdida de consistencia es mucho mayor que en el caso de los morteros que semantienen en reposo este hecho ha de tenerse en consideracioacuten para el uso y la aplicacioacuten del HAC

32 Los paraacutemetros reoloacutegicos

Los paraacutemetros reoloacutegicos se evaluaron al mismo tiempo que la consistencia La Figura 3 muestra el efecto

de la temperatura en el comportamiento reoloacutegico de los morteros preparados con los dos superplastificantesjusto despueacutes de su fabricacioacuten Se observa que la temperatura influye significativamente en la viscosidad plaacutes-tica (relacionada con la pendiente del graacutefico momento torsor-velocidad) sin afectar tanto la tensioacuten umbral(relacionada con la ordenada en el origen) Estos resultados siguen una tendencia similar a la anteriormenteobservada sobre los HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

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14 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Figura 2 Evolucioacuten de la consistencia de los morteros en funcioacuten de la temperatura de ensayo en presencia o no de agitacioacuteny de alguacuten tipo de superplastificante

Figura 3 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de los morteros fabricados con los superplastificantes SP1 y SP2 justodespueacutes de su fabricacioacuten

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15CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

En la Figura 4 se muestra a modo de ejemplo la evolucioacuten durante 60 minutos de la respuesta reoloacutegicadel mortero preparado con SP1 y sometido a de agitacioacuten constante Se aprecian pocos cambios a 10deg Ccon ligeras modificaciones en los paraacutemetros reoloacutegicos durante la primera hora a los 20degC se verifica unincremento de la viscosidad y de la tensioacuten umbral entre las curvas obtenidas a 30 y a 60 minutos mientras

que en los expuestos a 30 oacute 40deg C se verifica un cambio substancial en las medidas del reoacutemetro

Una raacutepida observacioacuten permite verificar que el efecto de la temperatura en las propiedades en estadofresco es notable tanto en la consistencia (Figura 2) como en los paraacutemetros reoloacutegicos Como era previsibleel efecto fue maacutes significativo a altas temperaturas Para facilitar el anaacutelisis en las Figuras 5 y 6 se representancon base en las curvas del momento torsor vs la velocidad obtenidas mediante el reoacutemetro para los mor-teros con SP1 y SP2 respectivamente la evolucioacuten de la ordenada en el origen (relacionada con la tensioacutenumbral) y de la pendiente (relacionada con la viscosidad plaacutestica)

Considerando cada mortero se observa poca variacioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen durantelos primeros 30 minutos en especial en los morteros a menor temperatura Posteriormente el valor se mo-difica a medida que pasa el tiempo y a mayor temperatura Tambieacuten se verifica el efecto significativo que tienela agitacioacuten sobre la viscosidad Se aprecian diferencias importantes en la pendiente de las curvas momentotorsor vs velocidad cuando se las compara con los mismos morteros mantenidos sin agitacioacuten Sin embargocomo tambieacuten lo muestran las Figuras 5 y 6 la agitacioacuten no influye de forma tan marcada en la ordenada en elorigen (tensioacuten umbral) confirmando los resultados obtenidos a nivel de HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

El fenoacutemeno de refluidificacioacuten indicado por un aumento de consistencia de los morteros durante los pri-meros 30 minutos que fuera especialmente observado cuando el material fue expuesto a baja temperaturase puede relacionar en el nivel reoloacutegico con una disminucioacuten de la tensioacuten de corte umbral El efecto seobserva con claridad en los morteros con SP2 mantenidos con agitacioacuten a 10deg C

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16 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Comparando morteros expuestos a diferentes temperaturas se observa que la ordenada al origen tiendea disminuir entre 10 y 40 ordmC En general no se encontraron marcadas diferencias entre los dos aditivos em-pleados sin embargo mientras la pendiente inicial de las curvas es similar en los morteros con SP1 (creceligeramente a 40 ordmC sin agitar y posee un miacutenimo para 20 ordmC agitado (Figura 5) esta muestra una tendenciacreciente con la temperatura en los morteros con SP2 (Figura 6)

En siacutentesis los resultados confirman que la temperatura constituye un factor que puede incrementar cierta

variabilidad en las propiedades de morteros y HAC Los cambios durante la primera hora parecen ser menoresa temperaturas intermedias en este caso 20 ordmC Para temperaturas maacutes elevadas se encontraron valores detensioacuten umbral decrecientes y niveles de consistencia y viscosidad similares sin embargo dichas propiedadesse modifican raacutepidamente a lo largo del tiempo en especial si las mezclas se mantienen agitadas En el otroextremo a bajas temperaturas puede ocurrir una refluidificacioacuten que se contrapone a la peacuterdida de fluidez tiacute-pica de las mezclas con cemento portland La influencia de ambos fenoacutemenos no es independiente del estadode agitacioacuten y consecuentemente tambieacuten es previsible una mayor variabilidad a bajas temperaturas

Figura 4 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro del mortero fabricado con el superplastificante SP1 a 10 20 30 y 40ordm C y su evolucioacutendurante 60 minutos

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17CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Figura 5 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP1

Figura 6 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP2

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18 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

4 CONCLUSIONES

Se estudioacute el efecto de la temperatura y de las condiciones de mantenimiento durante la primera hora enel comportamiento reoloacutegico de morteros caracteriacutesticos de HAC Dentro del intervalo de los paraacutemetros los

materiales y las variables estudiadas se pueden extraer las siguientes conclusiones

- La temperatura ambiental y la de los materiales tiene una gran influencia sobre las propiedades en frescodel material y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo En este sentido las temperaturas bajas (lt 20ordmC) pueden favorecer fenoacutemenos de refluidificacioacuten que pueden justificarse con base en una menor velocidadde adsorcioacuten del aditivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento Las temperaturas altas (gt 30 ordmC)pueden aumentar la fluidez inicial pero favorecen la peacuterdida de movilidad con sus consecuentes implicacionespraacutecticas de gran relevancia para el HAC

- Los efectos se verificaron tanto en determinaciones de tipo ingenieril (ensayo de consistencia) como en larespuesta reoloacutegica (reoacutemetro) Los paraacutemetros reoloacutegicos variaron significativamente en el tiempo conformecon la variacioacuten de temperatura Tanto la viscosidad plaacutestica como la tensioacuten umbral aumentaron durante laprimera hora aunque en los primeros 30 minutos el efecto sobre la viscosidad fue maacutes notorio

- Las condiciones de mantenimiento de las mezclas influyen significativamente sobre las propiedades enestado fresco Se encontroacute que en especial la viscosidad plaacutestica se modifica en mayor medida cuando losmorteros se someten a agitacioacuten perioacutedica

5 Agradecimientos

Los autores agradecen el soporte brindado a traveacutes del proyecto de investigacioacuten ldquoHabitat 2030 Ma-

teriales y componentesrdquo (PSS 11-2005 PSE-380000-2006-4 PSE-380000-2007-1) financiado por elMinisterio de Educacioacuten y Ciencia

Referencias

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19CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINETAILINGS AND POWER STATION FLY ASH

CA Charles-Cruz

School of Civil Engineering Autonomous University of Nuevo Leon Mexico (FIC-UANL)Researcher of the National Researchers Systems-Candidate LevelMember of the Concrete Technology Academic Body (FIC-UANL)

RESUMEN

Las partiacuteculas de desecho dentro de los intervalos de tamantildeo de limo fino tienen una disposicioacuten final en la que frecuentemente se mezclan con aguapara formar un lodo que se bombea a depoacutesitos donde ocurre la sedimentacioacuten de los soacutelidos El lsquosuelorsquo que resulta de esta operacioacuten tiene una estructuramuy suelta que lo hace difiacutecil extraer muestras y realizar pruebas Existe un intereacutes diverso en el comportamiento de estos materiales por ejemplo parael desarrollo posterior de aacutereas en las que se encuentran depositados

Este artiacuteculo describe la preparacioacuten de muestras muy sueltas de ceniza volante y de jales de mineriacutea de la produccioacuten de fluorita en un intento porreplicar la estructura de los rellenos depositados hidraacuteulicamente Tambieacuten se presentan aquiacute resultados parciales del programa de pruebas triaxiales rea-lizadas en estos materiales Se describen las dificultades de la preparacioacuten de las muestras asiacute como de la medicioacuten del e

max Se discute el uso del iacutendice

de dilatancia propuesto por Bolton (1986) para describir el comportamiento de estos depoacutesitos y se concluye que podriacutea necesitar cierta adaptacioacuten parasu uso en estos materiales El material presenta diversos grados de inestabilidad cuando se sujeta a cargas no drenadas lo cual puede depender del nivelde esfuerzos normales de la forma de las partiacuteculas y de la distribucioacuten de los tamantildeos

Palabras clave

rellenos hidraacuteulicos licuacioacuten dilatancia iacutendice relativo de dilatancia

ABSTRACT

Fine silt-sized waste particles are often disposed of by being mixed with water pumped to a void and allowed to sediment The resulting lsquosoilrsquo has avery loose structure which makes it difficult to sample and test There is interest in the behavior of these materials eg for redevelopment

This paper describes the preparation of very loose samples of pulverized fuel ash and mine tailings from fluorspar production in an attempt to replicatethe structure of hydraulically deposited fills The preliminary results of triaxial tests are also presented

Difficulties in sample preparation and measuring emax are described The use of Boltonrsquos (1986) relative dilatancy index to describe the behavior ofsuch deposits is discussed and it is concluded that it may need adapting for use with these materials The materials display varying degrees of instability inundrained loading that may be dependent on stress level and particle shape and size distribution

Keywords hydraulic fills liquefaction dilatancy relative dilatancy index

INTRODUCCIOacuteN

Hydraulically placed fills are a common form of disposal for industrial operations that generate largeamounts of fine-grained inert solid waste Such wastes are mixed with water and pumped as flowable slurryinto impoundments An inherent characteristic of the freshly sedimented material is its very open and loosestructure

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20 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Interest arises in the behavior of these very loose deposits both when evaluating the stability of impound-ment facilities and when considering the redevelopment potential of disposal sites For this reason there isgreat interest in the classification shear strength and compressibility behavior of such fills

This paper presents the results of index and triaxial tests on two hydraulically placed fill materials calciumfluoride (fluorspar) mine tailings from Glebe Mine Chesterfield Derbyshire and pulverized fuel ash (PFA) fromSkelton Grange Leeds West Yorkshire These materials were selected as representing two extremes of particleshape angular and rounded Due to the very loose nature of the deposits it was not possible to recover evennotionally undisturbed samples for testing therefore water pluviation of either initially dry material or slurrywas used to prepare samples for consolidation and triaxial testing

BACKGROUND

Interest in the geotechnical behavior of hydraulic fills may be broadly categorized as design and optimiza-tion of production and impoundment sites environmental impact and environmental risks of impoundments(including embankment safety) hydrogeological issues and site reuse These materials are typically of silt sizeDifficulty in investigating the geotechnical properties of hydraulic fills lies also in their heterogeneity Variationsover time arise due to changes in the mineral composition of the parent rock the minerals being extracted andthe methods of separation (crushing grinding use of surfactants etc) In addition the type of slurry deposi-tion (single point discharge or multiple point discharge) influences spatial variations within the impoundmentThis variability will affect the analysis of one site but also makes comparison between sites very difficult

The geotechnical properties of several different types of tailings can be found in the literature includingalumina red mud copper tailings (Qiu and Sego 2001) gold tailings (Stone et al 1994) and bauxite (Con-soli and Sills 2000) These papers focus on consolidation characteristics hydraulic conductivity and liquefac-

tion susceptibility due to their importance in impoundment design

The study of the engineering characteristics of PFA as a general fill can be traced back to the work on theuse of PFA as an embankment material by Raymond (1958) and Knight (1960) McLaren and DiGioia (1987)Gray and Lin (1972) Leonards and Bailey (1982) Martin et al (1990) Toth et al (1988) Parylak (1992)Okumura et al (1996) and Trivedi and Sud (1999b) also describe the use and engineering properties of PFAThere has also been work on the collapse behaviour of loose PFA deposits (Henau and Thijs 1985 Trivediand Sud 1999a)

It can be very difficult to take undisturbed samples of hydraulically placed fill because any disturbance(including stress relief at the bottom of a cased borehole) can lead to strength loss in loose non-cohesive de-

posits and instability of the base of any borehole Where the fill is very loose it is impossible to recover evennotionally undisturbed samples for laboratory testing which can hinder the correct characterization of suchdeposits Correlation between field and laboratory tests has been attempted to overcome this limitation egseismic cone penetration testing (SCPT) by Woeller et al (1996) piezocone testing by Davies (1999) andcone penetration testing (CPT) by Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (in press) Another approachto this difficulty has been to calibrate theoretical numerical models using either centrifugal model tests (Stone

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CA Charles-Cruz

et al 1994) or field studies (Consoli and Sills 2000) Theoretical modeling studies using large strain conso-lidation theory have been conducted by Cargill (1984) and Seneviratne et al (1996)

Hydraulically placed fills and embankments are susceptible to liquefaction under monotonic or cyclic loads

(see eg Fourie et al 2000 Ishihara 1993) As generally defined liquefaction is a sudden loss of shearstrength due to a rapid increase in pore water pressure The study of liquefaction phenomena in sands hasbeen extensive and there are a variety of empirical and theoretical approaches to assess liquefaction potential(Ng et al 2004 Verdugo and Ishihara 1996) However there has been less research on the effect of finesin the liquefaction process and on the study of this phenomenon for silty or clayey soils Finn et al (1994) at-tempt to summarise the effects of fines content on liquefaction resistance for both non-plastic and plastic finegrained soils According to their guidelines for non-plastic fines there is an increase in liquefaction resistancefor a silty sand compared to clean sand with same normalized standard penetration resistance (N1)60 thereis a decrease in liquefaction resistance with increasing fines content for materials with same gross void ratioand materials with the same void ratio in the sand skeleton have the same liquefaction resistance For the caseof plastic fines the modified Chinese criteria (after Finn et al op cit) suggest that soils that satisfy all fourrequirements ie

bull finer than 0005 mm le 10bull Liquid limit le 36bull Natural water contentge 092 LLbull Liquidity index IL le 07

are susceptible to liquefaction Yamamuro and Lade (1998) suggest that unlike the behaviour of cleansands where susceptibility to liquefaction increases with confining stress the liquefaction resistance of siltysands can initially increase with confining stress This is attributed to the silt particles producing meta-stablestructures at low confining stress Thevanayagam (1998) suggest a categorisation of behaviour of silty sandswith varying degrees of fines to which different structures and grain to grain contact may lead to different un-drained behaviours including limited instability and even liquefaction Guo and Prakash (1999) suggest thatsoil fabric and aging seem to slow down pore pressure generation and that a higher percent of plastic finesmay increase the liquefaction resistance of silty soils

SITE AND MATERIAL DESCRIPTION

Glebe Mine Tailings

Fluorspar (calcium fluoride) is the only major source of fluorine and is also used in the production of a wide

range of industrial products such as pharmaceuticals glass plastics (Notholt 1971) Glebe Mine is locatedin Stoney Middleton near Chesterfield Derbyshire Operations on site consist of fluorspar mining processingand tailings disposal

Fluorspar extraction is undertaken by crushing the parent rock which is then processed as a slurry so thatdifferent minerals can be separated gravimetrically using detergents The resulting tailings are mainly compo-sed of barites (40) limestone (33) and silica (25) A summary of the Geotechnical properties of Glebe

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Mine tailings is given in Table 1 A scanning electron micrograph (SEM) is shown in Figure 1a which showsoccasional subangular coarse particles and the predominantly angular and plate-like finer particles (D50=4m)

The active disposal lagoon at the site is sub-divided with one half being used as an active sluicing pond

while the partially dewatered tailings are being recovered from the other half The excavated material is used asback-fill within the active open cast mine This releases lagoon capacity and creates a sustainable waste cycle atthe mine The bulk remoulded tailings samples used in this study were taken from the latter area of the lagoon

Skelton Grange PFA

PFA or fly-ash is a waste from pulverized coal combustion for electricity generation It is the fine residuethat is collected by mechanical or static precipitators PFA is often transported locally by producing a water-based slurry which is pumped into sedimentation lagoons for disposal Once in the lagoon the PFA quicklysettles out to form a particulate mass while the water drains away PFA particles are typical spherical rangingin diameter from gt1m to 150m and due to the rapid cooling of the flue gases consist primarily of non-crystalline particles or glasses (about 80) and only a small amount of crystalline material (Cabrera et al1986) An SEM image of Skelton Grange PFA is shown in Figure 1b where the mainly spherical particles canbe observed Amorphous particles in Figure 1b are assumed to be unburned carbon

For this study PFA was obtained from the Skelton Grange lagoons in Leeds West Yorkshire where a landfillis currently being constructed over the 50 m deep PFA lagoon Details of the site and previous field investiga-tions are included in Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (2005) Figure 2 shows an aspect of theSkelton Grange Landfill Site where PFA is the underlying strata and the embankment material and of Glebemine tailings lagoon

Figure 1 SEM images of (a) Glebe Mine Tailings and (b) Skelton Grange PFA

(a) (b)

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Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

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CA Charles-Cruz

Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

~ ~

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021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

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The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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31CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

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Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

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Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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14 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Figura 2 Evolucioacuten de la consistencia de los morteros en funcioacuten de la temperatura de ensayo en presencia o no de agitacioacuteny de alguacuten tipo de superplastificante

Figura 3 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de los morteros fabricados con los superplastificantes SP1 y SP2 justodespueacutes de su fabricacioacuten

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15CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

En la Figura 4 se muestra a modo de ejemplo la evolucioacuten durante 60 minutos de la respuesta reoloacutegicadel mortero preparado con SP1 y sometido a de agitacioacuten constante Se aprecian pocos cambios a 10deg Ccon ligeras modificaciones en los paraacutemetros reoloacutegicos durante la primera hora a los 20degC se verifica unincremento de la viscosidad y de la tensioacuten umbral entre las curvas obtenidas a 30 y a 60 minutos mientras

que en los expuestos a 30 oacute 40deg C se verifica un cambio substancial en las medidas del reoacutemetro

Una raacutepida observacioacuten permite verificar que el efecto de la temperatura en las propiedades en estadofresco es notable tanto en la consistencia (Figura 2) como en los paraacutemetros reoloacutegicos Como era previsibleel efecto fue maacutes significativo a altas temperaturas Para facilitar el anaacutelisis en las Figuras 5 y 6 se representancon base en las curvas del momento torsor vs la velocidad obtenidas mediante el reoacutemetro para los mor-teros con SP1 y SP2 respectivamente la evolucioacuten de la ordenada en el origen (relacionada con la tensioacutenumbral) y de la pendiente (relacionada con la viscosidad plaacutestica)

Considerando cada mortero se observa poca variacioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen durantelos primeros 30 minutos en especial en los morteros a menor temperatura Posteriormente el valor se mo-difica a medida que pasa el tiempo y a mayor temperatura Tambieacuten se verifica el efecto significativo que tienela agitacioacuten sobre la viscosidad Se aprecian diferencias importantes en la pendiente de las curvas momentotorsor vs velocidad cuando se las compara con los mismos morteros mantenidos sin agitacioacuten Sin embargocomo tambieacuten lo muestran las Figuras 5 y 6 la agitacioacuten no influye de forma tan marcada en la ordenada en elorigen (tensioacuten umbral) confirmando los resultados obtenidos a nivel de HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

El fenoacutemeno de refluidificacioacuten indicado por un aumento de consistencia de los morteros durante los pri-meros 30 minutos que fuera especialmente observado cuando el material fue expuesto a baja temperaturase puede relacionar en el nivel reoloacutegico con una disminucioacuten de la tensioacuten de corte umbral El efecto seobserva con claridad en los morteros con SP2 mantenidos con agitacioacuten a 10deg C

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16 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Comparando morteros expuestos a diferentes temperaturas se observa que la ordenada al origen tiendea disminuir entre 10 y 40 ordmC En general no se encontraron marcadas diferencias entre los dos aditivos em-pleados sin embargo mientras la pendiente inicial de las curvas es similar en los morteros con SP1 (creceligeramente a 40 ordmC sin agitar y posee un miacutenimo para 20 ordmC agitado (Figura 5) esta muestra una tendenciacreciente con la temperatura en los morteros con SP2 (Figura 6)

En siacutentesis los resultados confirman que la temperatura constituye un factor que puede incrementar cierta

variabilidad en las propiedades de morteros y HAC Los cambios durante la primera hora parecen ser menoresa temperaturas intermedias en este caso 20 ordmC Para temperaturas maacutes elevadas se encontraron valores detensioacuten umbral decrecientes y niveles de consistencia y viscosidad similares sin embargo dichas propiedadesse modifican raacutepidamente a lo largo del tiempo en especial si las mezclas se mantienen agitadas En el otroextremo a bajas temperaturas puede ocurrir una refluidificacioacuten que se contrapone a la peacuterdida de fluidez tiacute-pica de las mezclas con cemento portland La influencia de ambos fenoacutemenos no es independiente del estadode agitacioacuten y consecuentemente tambieacuten es previsible una mayor variabilidad a bajas temperaturas

Figura 4 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro del mortero fabricado con el superplastificante SP1 a 10 20 30 y 40ordm C y su evolucioacutendurante 60 minutos

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17CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Figura 5 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP1

Figura 6 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP2

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18 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

4 CONCLUSIONES

Se estudioacute el efecto de la temperatura y de las condiciones de mantenimiento durante la primera hora enel comportamiento reoloacutegico de morteros caracteriacutesticos de HAC Dentro del intervalo de los paraacutemetros los

materiales y las variables estudiadas se pueden extraer las siguientes conclusiones

- La temperatura ambiental y la de los materiales tiene una gran influencia sobre las propiedades en frescodel material y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo En este sentido las temperaturas bajas (lt 20ordmC) pueden favorecer fenoacutemenos de refluidificacioacuten que pueden justificarse con base en una menor velocidadde adsorcioacuten del aditivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento Las temperaturas altas (gt 30 ordmC)pueden aumentar la fluidez inicial pero favorecen la peacuterdida de movilidad con sus consecuentes implicacionespraacutecticas de gran relevancia para el HAC

- Los efectos se verificaron tanto en determinaciones de tipo ingenieril (ensayo de consistencia) como en larespuesta reoloacutegica (reoacutemetro) Los paraacutemetros reoloacutegicos variaron significativamente en el tiempo conformecon la variacioacuten de temperatura Tanto la viscosidad plaacutestica como la tensioacuten umbral aumentaron durante laprimera hora aunque en los primeros 30 minutos el efecto sobre la viscosidad fue maacutes notorio

- Las condiciones de mantenimiento de las mezclas influyen significativamente sobre las propiedades enestado fresco Se encontroacute que en especial la viscosidad plaacutestica se modifica en mayor medida cuando losmorteros se someten a agitacioacuten perioacutedica

5 Agradecimientos

Los autores agradecen el soporte brindado a traveacutes del proyecto de investigacioacuten ldquoHabitat 2030 Ma-

teriales y componentesrdquo (PSS 11-2005 PSE-380000-2006-4 PSE-380000-2007-1) financiado por elMinisterio de Educacioacuten y Ciencia

Referencias

1 GOLASZEWSKI J (2006) Effect of temperature on rheological properties of superplasticized cement mortars en ACI SP 239 pp 423-440

2 HAMMER TA y WALLEVIK JE (2005) On the correlations between rheology of paste mortar and concrete en Proc 2nd North American Conference on theDesign and Use of Self- Consolidating Concrete and 4th Int RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete Ed SP Shah pp 615-620

3 ZERBINO R AGULLOacute L BARRAGAacuteN B GARCIA T y GETTU R (2006) Caracterizacioacuten reoloacutegica de hormigones autocompactables ed Dept Ingenieriacutea de

la Construccioacuten Universitat Politegravecnica de Catalunya ISBN 84-87691-40-44 ZERBINO R BARRAGAacuteN B GARCIA T AGULLOacute L y GETTU R (2008) Efectos de la temperatura sobre los paraacutemetros reoloacutegicos y propiedades ingenieri-

les del hormigoacuten autocompactante en Proc 1er Cong Espantildeol sobre Hormigoacuten Autocompactante

5 PELLERIN B MAITRASSE P y MICOLLIER S (2005) Improving consistency of SCC rheological behavior by means of appropriate admixturization en Proc2nd North American Conference on the Design and Use of Self-Consolidating Concrete and 4th Int RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete Ed SPShah pp 17-23

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19CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINETAILINGS AND POWER STATION FLY ASH

CA Charles-Cruz

School of Civil Engineering Autonomous University of Nuevo Leon Mexico (FIC-UANL)Researcher of the National Researchers Systems-Candidate LevelMember of the Concrete Technology Academic Body (FIC-UANL)

RESUMEN

Las partiacuteculas de desecho dentro de los intervalos de tamantildeo de limo fino tienen una disposicioacuten final en la que frecuentemente se mezclan con aguapara formar un lodo que se bombea a depoacutesitos donde ocurre la sedimentacioacuten de los soacutelidos El lsquosuelorsquo que resulta de esta operacioacuten tiene una estructuramuy suelta que lo hace difiacutecil extraer muestras y realizar pruebas Existe un intereacutes diverso en el comportamiento de estos materiales por ejemplo parael desarrollo posterior de aacutereas en las que se encuentran depositados

Este artiacuteculo describe la preparacioacuten de muestras muy sueltas de ceniza volante y de jales de mineriacutea de la produccioacuten de fluorita en un intento porreplicar la estructura de los rellenos depositados hidraacuteulicamente Tambieacuten se presentan aquiacute resultados parciales del programa de pruebas triaxiales rea-lizadas en estos materiales Se describen las dificultades de la preparacioacuten de las muestras asiacute como de la medicioacuten del e

max Se discute el uso del iacutendice

de dilatancia propuesto por Bolton (1986) para describir el comportamiento de estos depoacutesitos y se concluye que podriacutea necesitar cierta adaptacioacuten parasu uso en estos materiales El material presenta diversos grados de inestabilidad cuando se sujeta a cargas no drenadas lo cual puede depender del nivelde esfuerzos normales de la forma de las partiacuteculas y de la distribucioacuten de los tamantildeos

Palabras clave

rellenos hidraacuteulicos licuacioacuten dilatancia iacutendice relativo de dilatancia

ABSTRACT

Fine silt-sized waste particles are often disposed of by being mixed with water pumped to a void and allowed to sediment The resulting lsquosoilrsquo has avery loose structure which makes it difficult to sample and test There is interest in the behavior of these materials eg for redevelopment

This paper describes the preparation of very loose samples of pulverized fuel ash and mine tailings from fluorspar production in an attempt to replicatethe structure of hydraulically deposited fills The preliminary results of triaxial tests are also presented

Difficulties in sample preparation and measuring emax are described The use of Boltonrsquos (1986) relative dilatancy index to describe the behavior ofsuch deposits is discussed and it is concluded that it may need adapting for use with these materials The materials display varying degrees of instability inundrained loading that may be dependent on stress level and particle shape and size distribution

Keywords hydraulic fills liquefaction dilatancy relative dilatancy index

INTRODUCCIOacuteN

Hydraulically placed fills are a common form of disposal for industrial operations that generate largeamounts of fine-grained inert solid waste Such wastes are mixed with water and pumped as flowable slurryinto impoundments An inherent characteristic of the freshly sedimented material is its very open and loosestructure

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20 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Interest arises in the behavior of these very loose deposits both when evaluating the stability of impound-ment facilities and when considering the redevelopment potential of disposal sites For this reason there isgreat interest in the classification shear strength and compressibility behavior of such fills

This paper presents the results of index and triaxial tests on two hydraulically placed fill materials calciumfluoride (fluorspar) mine tailings from Glebe Mine Chesterfield Derbyshire and pulverized fuel ash (PFA) fromSkelton Grange Leeds West Yorkshire These materials were selected as representing two extremes of particleshape angular and rounded Due to the very loose nature of the deposits it was not possible to recover evennotionally undisturbed samples for testing therefore water pluviation of either initially dry material or slurrywas used to prepare samples for consolidation and triaxial testing

BACKGROUND

Interest in the geotechnical behavior of hydraulic fills may be broadly categorized as design and optimiza-tion of production and impoundment sites environmental impact and environmental risks of impoundments(including embankment safety) hydrogeological issues and site reuse These materials are typically of silt sizeDifficulty in investigating the geotechnical properties of hydraulic fills lies also in their heterogeneity Variationsover time arise due to changes in the mineral composition of the parent rock the minerals being extracted andthe methods of separation (crushing grinding use of surfactants etc) In addition the type of slurry deposi-tion (single point discharge or multiple point discharge) influences spatial variations within the impoundmentThis variability will affect the analysis of one site but also makes comparison between sites very difficult

The geotechnical properties of several different types of tailings can be found in the literature includingalumina red mud copper tailings (Qiu and Sego 2001) gold tailings (Stone et al 1994) and bauxite (Con-soli and Sills 2000) These papers focus on consolidation characteristics hydraulic conductivity and liquefac-

tion susceptibility due to their importance in impoundment design

The study of the engineering characteristics of PFA as a general fill can be traced back to the work on theuse of PFA as an embankment material by Raymond (1958) and Knight (1960) McLaren and DiGioia (1987)Gray and Lin (1972) Leonards and Bailey (1982) Martin et al (1990) Toth et al (1988) Parylak (1992)Okumura et al (1996) and Trivedi and Sud (1999b) also describe the use and engineering properties of PFAThere has also been work on the collapse behaviour of loose PFA deposits (Henau and Thijs 1985 Trivediand Sud 1999a)

It can be very difficult to take undisturbed samples of hydraulically placed fill because any disturbance(including stress relief at the bottom of a cased borehole) can lead to strength loss in loose non-cohesive de-

posits and instability of the base of any borehole Where the fill is very loose it is impossible to recover evennotionally undisturbed samples for laboratory testing which can hinder the correct characterization of suchdeposits Correlation between field and laboratory tests has been attempted to overcome this limitation egseismic cone penetration testing (SCPT) by Woeller et al (1996) piezocone testing by Davies (1999) andcone penetration testing (CPT) by Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (in press) Another approachto this difficulty has been to calibrate theoretical numerical models using either centrifugal model tests (Stone

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21CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

et al 1994) or field studies (Consoli and Sills 2000) Theoretical modeling studies using large strain conso-lidation theory have been conducted by Cargill (1984) and Seneviratne et al (1996)

Hydraulically placed fills and embankments are susceptible to liquefaction under monotonic or cyclic loads

(see eg Fourie et al 2000 Ishihara 1993) As generally defined liquefaction is a sudden loss of shearstrength due to a rapid increase in pore water pressure The study of liquefaction phenomena in sands hasbeen extensive and there are a variety of empirical and theoretical approaches to assess liquefaction potential(Ng et al 2004 Verdugo and Ishihara 1996) However there has been less research on the effect of finesin the liquefaction process and on the study of this phenomenon for silty or clayey soils Finn et al (1994) at-tempt to summarise the effects of fines content on liquefaction resistance for both non-plastic and plastic finegrained soils According to their guidelines for non-plastic fines there is an increase in liquefaction resistancefor a silty sand compared to clean sand with same normalized standard penetration resistance (N1)60 thereis a decrease in liquefaction resistance with increasing fines content for materials with same gross void ratioand materials with the same void ratio in the sand skeleton have the same liquefaction resistance For the caseof plastic fines the modified Chinese criteria (after Finn et al op cit) suggest that soils that satisfy all fourrequirements ie

bull finer than 0005 mm le 10bull Liquid limit le 36bull Natural water contentge 092 LLbull Liquidity index IL le 07

are susceptible to liquefaction Yamamuro and Lade (1998) suggest that unlike the behaviour of cleansands where susceptibility to liquefaction increases with confining stress the liquefaction resistance of siltysands can initially increase with confining stress This is attributed to the silt particles producing meta-stablestructures at low confining stress Thevanayagam (1998) suggest a categorisation of behaviour of silty sandswith varying degrees of fines to which different structures and grain to grain contact may lead to different un-drained behaviours including limited instability and even liquefaction Guo and Prakash (1999) suggest thatsoil fabric and aging seem to slow down pore pressure generation and that a higher percent of plastic finesmay increase the liquefaction resistance of silty soils

SITE AND MATERIAL DESCRIPTION

Glebe Mine Tailings

Fluorspar (calcium fluoride) is the only major source of fluorine and is also used in the production of a wide

range of industrial products such as pharmaceuticals glass plastics (Notholt 1971) Glebe Mine is locatedin Stoney Middleton near Chesterfield Derbyshire Operations on site consist of fluorspar mining processingand tailings disposal

Fluorspar extraction is undertaken by crushing the parent rock which is then processed as a slurry so thatdifferent minerals can be separated gravimetrically using detergents The resulting tailings are mainly compo-sed of barites (40) limestone (33) and silica (25) A summary of the Geotechnical properties of Glebe

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22 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Mine tailings is given in Table 1 A scanning electron micrograph (SEM) is shown in Figure 1a which showsoccasional subangular coarse particles and the predominantly angular and plate-like finer particles (D50=4m)

The active disposal lagoon at the site is sub-divided with one half being used as an active sluicing pond

while the partially dewatered tailings are being recovered from the other half The excavated material is used asback-fill within the active open cast mine This releases lagoon capacity and creates a sustainable waste cycle atthe mine The bulk remoulded tailings samples used in this study were taken from the latter area of the lagoon

Skelton Grange PFA

PFA or fly-ash is a waste from pulverized coal combustion for electricity generation It is the fine residuethat is collected by mechanical or static precipitators PFA is often transported locally by producing a water-based slurry which is pumped into sedimentation lagoons for disposal Once in the lagoon the PFA quicklysettles out to form a particulate mass while the water drains away PFA particles are typical spherical rangingin diameter from gt1m to 150m and due to the rapid cooling of the flue gases consist primarily of non-crystalline particles or glasses (about 80) and only a small amount of crystalline material (Cabrera et al1986) An SEM image of Skelton Grange PFA is shown in Figure 1b where the mainly spherical particles canbe observed Amorphous particles in Figure 1b are assumed to be unburned carbon

For this study PFA was obtained from the Skelton Grange lagoons in Leeds West Yorkshire where a landfillis currently being constructed over the 50 m deep PFA lagoon Details of the site and previous field investiga-tions are included in Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (2005) Figure 2 shows an aspect of theSkelton Grange Landfill Site where PFA is the underlying strata and the embankment material and of Glebemine tailings lagoon

Figure 1 SEM images of (a) Glebe Mine Tailings and (b) Skelton Grange PFA

(a) (b)

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23CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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24 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

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-

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25CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

~ ~

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26 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

~

~

~

~

~

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27CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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28 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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34 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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35CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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36 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

1 Aparicio-Mijares F J (1996) Fundamentos de Hidrologiacutea de Superficie Limusa Noriega Editores Meacutexico

2 Bell F-C ldquoGeneralized Rainfall-Duration-Frequency Relationshipsrdquo proc ASCE Journal of Hydraulics Div Vol 95 No HY1 311-327 19693 Campos-Aranda D F (1998) Procesos del ciclo hidroloacutegico Editorial Universitaria Potosina Meacutexico tercera reimpresioacuten

4 ChenC-L ldquoRainfall Intensity-duration-frequency formulasrdquo Proc ASCE Journal of Hydraulic Engineering Vol 109 No 12 paper No 184411603-1621 1983

5 Chow V T Maidment D R Mays L W (1994) Hidrologiacutea Aplicada McGraw Hill Interamericana Colombia

6 Escalante-Sandoval C A Reyes-Chaacutevez L (2002) Teacutecnicas Estadiacutesticas en Hidrologiacutea Facultad de Ingenieriacutea UNAM Meacutexico

7 Goswami A C ldquoShort Duration Rainfall Depth-Duration-Frequency Map of Indiardquo Proc of the second International Symposium in HydrologicData Fort Collins Co USA 48-59 1972

8 Gumbel E-J (1958) Statistics of Extremes Columbia Univ Press

9 IMTA 2000 Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica (ERIC II) Instituto Mexicano de Tecnologiacutea del Agua Meacutexico

10 Sivapalan M Bloumlschl G ldquoTransformation of point rainfall to aerial rainfall Intensity-duration-frecuency curvesrdquo Journal of Hydrology 204150-167 1998

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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44 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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15CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

En la Figura 4 se muestra a modo de ejemplo la evolucioacuten durante 60 minutos de la respuesta reoloacutegicadel mortero preparado con SP1 y sometido a de agitacioacuten constante Se aprecian pocos cambios a 10deg Ccon ligeras modificaciones en los paraacutemetros reoloacutegicos durante la primera hora a los 20degC se verifica unincremento de la viscosidad y de la tensioacuten umbral entre las curvas obtenidas a 30 y a 60 minutos mientras

que en los expuestos a 30 oacute 40deg C se verifica un cambio substancial en las medidas del reoacutemetro

Una raacutepida observacioacuten permite verificar que el efecto de la temperatura en las propiedades en estadofresco es notable tanto en la consistencia (Figura 2) como en los paraacutemetros reoloacutegicos Como era previsibleel efecto fue maacutes significativo a altas temperaturas Para facilitar el anaacutelisis en las Figuras 5 y 6 se representancon base en las curvas del momento torsor vs la velocidad obtenidas mediante el reoacutemetro para los mor-teros con SP1 y SP2 respectivamente la evolucioacuten de la ordenada en el origen (relacionada con la tensioacutenumbral) y de la pendiente (relacionada con la viscosidad plaacutestica)

Considerando cada mortero se observa poca variacioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen durantelos primeros 30 minutos en especial en los morteros a menor temperatura Posteriormente el valor se mo-difica a medida que pasa el tiempo y a mayor temperatura Tambieacuten se verifica el efecto significativo que tienela agitacioacuten sobre la viscosidad Se aprecian diferencias importantes en la pendiente de las curvas momentotorsor vs velocidad cuando se las compara con los mismos morteros mantenidos sin agitacioacuten Sin embargocomo tambieacuten lo muestran las Figuras 5 y 6 la agitacioacuten no influye de forma tan marcada en la ordenada en elorigen (tensioacuten umbral) confirmando los resultados obtenidos a nivel de HAC (Zerbino et al 2006 y 2008)

El fenoacutemeno de refluidificacioacuten indicado por un aumento de consistencia de los morteros durante los pri-meros 30 minutos que fuera especialmente observado cuando el material fue expuesto a baja temperaturase puede relacionar en el nivel reoloacutegico con una disminucioacuten de la tensioacuten de corte umbral El efecto seobserva con claridad en los morteros con SP2 mantenidos con agitacioacuten a 10deg C

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16 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Comparando morteros expuestos a diferentes temperaturas se observa que la ordenada al origen tiendea disminuir entre 10 y 40 ordmC En general no se encontraron marcadas diferencias entre los dos aditivos em-pleados sin embargo mientras la pendiente inicial de las curvas es similar en los morteros con SP1 (creceligeramente a 40 ordmC sin agitar y posee un miacutenimo para 20 ordmC agitado (Figura 5) esta muestra una tendenciacreciente con la temperatura en los morteros con SP2 (Figura 6)

En siacutentesis los resultados confirman que la temperatura constituye un factor que puede incrementar cierta

variabilidad en las propiedades de morteros y HAC Los cambios durante la primera hora parecen ser menoresa temperaturas intermedias en este caso 20 ordmC Para temperaturas maacutes elevadas se encontraron valores detensioacuten umbral decrecientes y niveles de consistencia y viscosidad similares sin embargo dichas propiedadesse modifican raacutepidamente a lo largo del tiempo en especial si las mezclas se mantienen agitadas En el otroextremo a bajas temperaturas puede ocurrir una refluidificacioacuten que se contrapone a la peacuterdida de fluidez tiacute-pica de las mezclas con cemento portland La influencia de ambos fenoacutemenos no es independiente del estadode agitacioacuten y consecuentemente tambieacuten es previsible una mayor variabilidad a bajas temperaturas

Figura 4 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro del mortero fabricado con el superplastificante SP1 a 10 20 30 y 40ordm C y su evolucioacutendurante 60 minutos

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17CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Figura 5 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP1

Figura 6 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP2

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18 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

4 CONCLUSIONES

Se estudioacute el efecto de la temperatura y de las condiciones de mantenimiento durante la primera hora enel comportamiento reoloacutegico de morteros caracteriacutesticos de HAC Dentro del intervalo de los paraacutemetros los

materiales y las variables estudiadas se pueden extraer las siguientes conclusiones

- La temperatura ambiental y la de los materiales tiene una gran influencia sobre las propiedades en frescodel material y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo En este sentido las temperaturas bajas (lt 20ordmC) pueden favorecer fenoacutemenos de refluidificacioacuten que pueden justificarse con base en una menor velocidadde adsorcioacuten del aditivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento Las temperaturas altas (gt 30 ordmC)pueden aumentar la fluidez inicial pero favorecen la peacuterdida de movilidad con sus consecuentes implicacionespraacutecticas de gran relevancia para el HAC

- Los efectos se verificaron tanto en determinaciones de tipo ingenieril (ensayo de consistencia) como en larespuesta reoloacutegica (reoacutemetro) Los paraacutemetros reoloacutegicos variaron significativamente en el tiempo conformecon la variacioacuten de temperatura Tanto la viscosidad plaacutestica como la tensioacuten umbral aumentaron durante laprimera hora aunque en los primeros 30 minutos el efecto sobre la viscosidad fue maacutes notorio

- Las condiciones de mantenimiento de las mezclas influyen significativamente sobre las propiedades enestado fresco Se encontroacute que en especial la viscosidad plaacutestica se modifica en mayor medida cuando losmorteros se someten a agitacioacuten perioacutedica

5 Agradecimientos

Los autores agradecen el soporte brindado a traveacutes del proyecto de investigacioacuten ldquoHabitat 2030 Ma-

teriales y componentesrdquo (PSS 11-2005 PSE-380000-2006-4 PSE-380000-2007-1) financiado por elMinisterio de Educacioacuten y Ciencia

Referencias

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19CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINETAILINGS AND POWER STATION FLY ASH

CA Charles-Cruz

School of Civil Engineering Autonomous University of Nuevo Leon Mexico (FIC-UANL)Researcher of the National Researchers Systems-Candidate LevelMember of the Concrete Technology Academic Body (FIC-UANL)

RESUMEN

Las partiacuteculas de desecho dentro de los intervalos de tamantildeo de limo fino tienen una disposicioacuten final en la que frecuentemente se mezclan con aguapara formar un lodo que se bombea a depoacutesitos donde ocurre la sedimentacioacuten de los soacutelidos El lsquosuelorsquo que resulta de esta operacioacuten tiene una estructuramuy suelta que lo hace difiacutecil extraer muestras y realizar pruebas Existe un intereacutes diverso en el comportamiento de estos materiales por ejemplo parael desarrollo posterior de aacutereas en las que se encuentran depositados

Este artiacuteculo describe la preparacioacuten de muestras muy sueltas de ceniza volante y de jales de mineriacutea de la produccioacuten de fluorita en un intento porreplicar la estructura de los rellenos depositados hidraacuteulicamente Tambieacuten se presentan aquiacute resultados parciales del programa de pruebas triaxiales rea-lizadas en estos materiales Se describen las dificultades de la preparacioacuten de las muestras asiacute como de la medicioacuten del e

max Se discute el uso del iacutendice

de dilatancia propuesto por Bolton (1986) para describir el comportamiento de estos depoacutesitos y se concluye que podriacutea necesitar cierta adaptacioacuten parasu uso en estos materiales El material presenta diversos grados de inestabilidad cuando se sujeta a cargas no drenadas lo cual puede depender del nivelde esfuerzos normales de la forma de las partiacuteculas y de la distribucioacuten de los tamantildeos

Palabras clave

rellenos hidraacuteulicos licuacioacuten dilatancia iacutendice relativo de dilatancia

ABSTRACT

Fine silt-sized waste particles are often disposed of by being mixed with water pumped to a void and allowed to sediment The resulting lsquosoilrsquo has avery loose structure which makes it difficult to sample and test There is interest in the behavior of these materials eg for redevelopment

This paper describes the preparation of very loose samples of pulverized fuel ash and mine tailings from fluorspar production in an attempt to replicatethe structure of hydraulically deposited fills The preliminary results of triaxial tests are also presented

Difficulties in sample preparation and measuring emax are described The use of Boltonrsquos (1986) relative dilatancy index to describe the behavior ofsuch deposits is discussed and it is concluded that it may need adapting for use with these materials The materials display varying degrees of instability inundrained loading that may be dependent on stress level and particle shape and size distribution

Keywords hydraulic fills liquefaction dilatancy relative dilatancy index

INTRODUCCIOacuteN

Hydraulically placed fills are a common form of disposal for industrial operations that generate largeamounts of fine-grained inert solid waste Such wastes are mixed with water and pumped as flowable slurryinto impoundments An inherent characteristic of the freshly sedimented material is its very open and loosestructure

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20 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Interest arises in the behavior of these very loose deposits both when evaluating the stability of impound-ment facilities and when considering the redevelopment potential of disposal sites For this reason there isgreat interest in the classification shear strength and compressibility behavior of such fills

This paper presents the results of index and triaxial tests on two hydraulically placed fill materials calciumfluoride (fluorspar) mine tailings from Glebe Mine Chesterfield Derbyshire and pulverized fuel ash (PFA) fromSkelton Grange Leeds West Yorkshire These materials were selected as representing two extremes of particleshape angular and rounded Due to the very loose nature of the deposits it was not possible to recover evennotionally undisturbed samples for testing therefore water pluviation of either initially dry material or slurrywas used to prepare samples for consolidation and triaxial testing

BACKGROUND

Interest in the geotechnical behavior of hydraulic fills may be broadly categorized as design and optimiza-tion of production and impoundment sites environmental impact and environmental risks of impoundments(including embankment safety) hydrogeological issues and site reuse These materials are typically of silt sizeDifficulty in investigating the geotechnical properties of hydraulic fills lies also in their heterogeneity Variationsover time arise due to changes in the mineral composition of the parent rock the minerals being extracted andthe methods of separation (crushing grinding use of surfactants etc) In addition the type of slurry deposi-tion (single point discharge or multiple point discharge) influences spatial variations within the impoundmentThis variability will affect the analysis of one site but also makes comparison between sites very difficult

The geotechnical properties of several different types of tailings can be found in the literature includingalumina red mud copper tailings (Qiu and Sego 2001) gold tailings (Stone et al 1994) and bauxite (Con-soli and Sills 2000) These papers focus on consolidation characteristics hydraulic conductivity and liquefac-

tion susceptibility due to their importance in impoundment design

The study of the engineering characteristics of PFA as a general fill can be traced back to the work on theuse of PFA as an embankment material by Raymond (1958) and Knight (1960) McLaren and DiGioia (1987)Gray and Lin (1972) Leonards and Bailey (1982) Martin et al (1990) Toth et al (1988) Parylak (1992)Okumura et al (1996) and Trivedi and Sud (1999b) also describe the use and engineering properties of PFAThere has also been work on the collapse behaviour of loose PFA deposits (Henau and Thijs 1985 Trivediand Sud 1999a)

It can be very difficult to take undisturbed samples of hydraulically placed fill because any disturbance(including stress relief at the bottom of a cased borehole) can lead to strength loss in loose non-cohesive de-

posits and instability of the base of any borehole Where the fill is very loose it is impossible to recover evennotionally undisturbed samples for laboratory testing which can hinder the correct characterization of suchdeposits Correlation between field and laboratory tests has been attempted to overcome this limitation egseismic cone penetration testing (SCPT) by Woeller et al (1996) piezocone testing by Davies (1999) andcone penetration testing (CPT) by Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (in press) Another approachto this difficulty has been to calibrate theoretical numerical models using either centrifugal model tests (Stone

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21CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

et al 1994) or field studies (Consoli and Sills 2000) Theoretical modeling studies using large strain conso-lidation theory have been conducted by Cargill (1984) and Seneviratne et al (1996)

Hydraulically placed fills and embankments are susceptible to liquefaction under monotonic or cyclic loads

(see eg Fourie et al 2000 Ishihara 1993) As generally defined liquefaction is a sudden loss of shearstrength due to a rapid increase in pore water pressure The study of liquefaction phenomena in sands hasbeen extensive and there are a variety of empirical and theoretical approaches to assess liquefaction potential(Ng et al 2004 Verdugo and Ishihara 1996) However there has been less research on the effect of finesin the liquefaction process and on the study of this phenomenon for silty or clayey soils Finn et al (1994) at-tempt to summarise the effects of fines content on liquefaction resistance for both non-plastic and plastic finegrained soils According to their guidelines for non-plastic fines there is an increase in liquefaction resistancefor a silty sand compared to clean sand with same normalized standard penetration resistance (N1)60 thereis a decrease in liquefaction resistance with increasing fines content for materials with same gross void ratioand materials with the same void ratio in the sand skeleton have the same liquefaction resistance For the caseof plastic fines the modified Chinese criteria (after Finn et al op cit) suggest that soils that satisfy all fourrequirements ie

bull finer than 0005 mm le 10bull Liquid limit le 36bull Natural water contentge 092 LLbull Liquidity index IL le 07

are susceptible to liquefaction Yamamuro and Lade (1998) suggest that unlike the behaviour of cleansands where susceptibility to liquefaction increases with confining stress the liquefaction resistance of siltysands can initially increase with confining stress This is attributed to the silt particles producing meta-stablestructures at low confining stress Thevanayagam (1998) suggest a categorisation of behaviour of silty sandswith varying degrees of fines to which different structures and grain to grain contact may lead to different un-drained behaviours including limited instability and even liquefaction Guo and Prakash (1999) suggest thatsoil fabric and aging seem to slow down pore pressure generation and that a higher percent of plastic finesmay increase the liquefaction resistance of silty soils

SITE AND MATERIAL DESCRIPTION

Glebe Mine Tailings

Fluorspar (calcium fluoride) is the only major source of fluorine and is also used in the production of a wide

range of industrial products such as pharmaceuticals glass plastics (Notholt 1971) Glebe Mine is locatedin Stoney Middleton near Chesterfield Derbyshire Operations on site consist of fluorspar mining processingand tailings disposal

Fluorspar extraction is undertaken by crushing the parent rock which is then processed as a slurry so thatdifferent minerals can be separated gravimetrically using detergents The resulting tailings are mainly compo-sed of barites (40) limestone (33) and silica (25) A summary of the Geotechnical properties of Glebe

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Mine tailings is given in Table 1 A scanning electron micrograph (SEM) is shown in Figure 1a which showsoccasional subangular coarse particles and the predominantly angular and plate-like finer particles (D50=4m)

The active disposal lagoon at the site is sub-divided with one half being used as an active sluicing pond

while the partially dewatered tailings are being recovered from the other half The excavated material is used asback-fill within the active open cast mine This releases lagoon capacity and creates a sustainable waste cycle atthe mine The bulk remoulded tailings samples used in this study were taken from the latter area of the lagoon

Skelton Grange PFA

PFA or fly-ash is a waste from pulverized coal combustion for electricity generation It is the fine residuethat is collected by mechanical or static precipitators PFA is often transported locally by producing a water-based slurry which is pumped into sedimentation lagoons for disposal Once in the lagoon the PFA quicklysettles out to form a particulate mass while the water drains away PFA particles are typical spherical rangingin diameter from gt1m to 150m and due to the rapid cooling of the flue gases consist primarily of non-crystalline particles or glasses (about 80) and only a small amount of crystalline material (Cabrera et al1986) An SEM image of Skelton Grange PFA is shown in Figure 1b where the mainly spherical particles canbe observed Amorphous particles in Figure 1b are assumed to be unburned carbon

For this study PFA was obtained from the Skelton Grange lagoons in Leeds West Yorkshire where a landfillis currently being constructed over the 50 m deep PFA lagoon Details of the site and previous field investiga-tions are included in Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (2005) Figure 2 shows an aspect of theSkelton Grange Landfill Site where PFA is the underlying strata and the embankment material and of Glebemine tailings lagoon

Figure 1 SEM images of (a) Glebe Mine Tailings and (b) Skelton Grange PFA

(a) (b)

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CA Charles-Cruz

Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

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CA Charles-Cruz

Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

~ ~

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

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The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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30 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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31CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

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9 IMTA 2000 Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica (ERIC II) Instituto Mexicano de Tecnologiacutea del Agua Meacutexico

10 Sivapalan M Bloumlschl G ldquoTransformation of point rainfall to aerial rainfall Intensity-duration-frecuency curvesrdquo Journal of Hydrology 204150-167 1998

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

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LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

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Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

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A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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3-may 7-may

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Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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16 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

Comparando morteros expuestos a diferentes temperaturas se observa que la ordenada al origen tiendea disminuir entre 10 y 40 ordmC En general no se encontraron marcadas diferencias entre los dos aditivos em-pleados sin embargo mientras la pendiente inicial de las curvas es similar en los morteros con SP1 (creceligeramente a 40 ordmC sin agitar y posee un miacutenimo para 20 ordmC agitado (Figura 5) esta muestra una tendenciacreciente con la temperatura en los morteros con SP2 (Figura 6)

En siacutentesis los resultados confirman que la temperatura constituye un factor que puede incrementar cierta

variabilidad en las propiedades de morteros y HAC Los cambios durante la primera hora parecen ser menoresa temperaturas intermedias en este caso 20 ordmC Para temperaturas maacutes elevadas se encontraron valores detensioacuten umbral decrecientes y niveles de consistencia y viscosidad similares sin embargo dichas propiedadesse modifican raacutepidamente a lo largo del tiempo en especial si las mezclas se mantienen agitadas En el otroextremo a bajas temperaturas puede ocurrir una refluidificacioacuten que se contrapone a la peacuterdida de fluidez tiacute-pica de las mezclas con cemento portland La influencia de ambos fenoacutemenos no es independiente del estadode agitacioacuten y consecuentemente tambieacuten es previsible una mayor variabilidad a bajas temperaturas

Figura 4 Curvas del momento torsor vs la velocidad de giro del mortero fabricado con el superplastificante SP1 a 10 20 30 y 40ordm C y su evolucioacutendurante 60 minutos

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17CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Figura 5 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP1

Figura 6 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP2

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18 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

4 CONCLUSIONES

Se estudioacute el efecto de la temperatura y de las condiciones de mantenimiento durante la primera hora enel comportamiento reoloacutegico de morteros caracteriacutesticos de HAC Dentro del intervalo de los paraacutemetros los

materiales y las variables estudiadas se pueden extraer las siguientes conclusiones

- La temperatura ambiental y la de los materiales tiene una gran influencia sobre las propiedades en frescodel material y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo En este sentido las temperaturas bajas (lt 20ordmC) pueden favorecer fenoacutemenos de refluidificacioacuten que pueden justificarse con base en una menor velocidadde adsorcioacuten del aditivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento Las temperaturas altas (gt 30 ordmC)pueden aumentar la fluidez inicial pero favorecen la peacuterdida de movilidad con sus consecuentes implicacionespraacutecticas de gran relevancia para el HAC

- Los efectos se verificaron tanto en determinaciones de tipo ingenieril (ensayo de consistencia) como en larespuesta reoloacutegica (reoacutemetro) Los paraacutemetros reoloacutegicos variaron significativamente en el tiempo conformecon la variacioacuten de temperatura Tanto la viscosidad plaacutestica como la tensioacuten umbral aumentaron durante laprimera hora aunque en los primeros 30 minutos el efecto sobre la viscosidad fue maacutes notorio

- Las condiciones de mantenimiento de las mezclas influyen significativamente sobre las propiedades enestado fresco Se encontroacute que en especial la viscosidad plaacutestica se modifica en mayor medida cuando losmorteros se someten a agitacioacuten perioacutedica

5 Agradecimientos

Los autores agradecen el soporte brindado a traveacutes del proyecto de investigacioacuten ldquoHabitat 2030 Ma-

teriales y componentesrdquo (PSS 11-2005 PSE-380000-2006-4 PSE-380000-2007-1) financiado por elMinisterio de Educacioacuten y Ciencia

Referencias

1 GOLASZEWSKI J (2006) Effect of temperature on rheological properties of superplasticized cement mortars en ACI SP 239 pp 423-440

2 HAMMER TA y WALLEVIK JE (2005) On the correlations between rheology of paste mortar and concrete en Proc 2nd North American Conference on theDesign and Use of Self- Consolidating Concrete and 4th Int RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete Ed SP Shah pp 615-620

3 ZERBINO R AGULLOacute L BARRAGAacuteN B GARCIA T y GETTU R (2006) Caracterizacioacuten reoloacutegica de hormigones autocompactables ed Dept Ingenieriacutea de

la Construccioacuten Universitat Politegravecnica de Catalunya ISBN 84-87691-40-44 ZERBINO R BARRAGAacuteN B GARCIA T AGULLOacute L y GETTU R (2008) Efectos de la temperatura sobre los paraacutemetros reoloacutegicos y propiedades ingenieri-

les del hormigoacuten autocompactante en Proc 1er Cong Espantildeol sobre Hormigoacuten Autocompactante

5 PELLERIN B MAITRASSE P y MICOLLIER S (2005) Improving consistency of SCC rheological behavior by means of appropriate admixturization en Proc2nd North American Conference on the Design and Use of Self-Consolidating Concrete and 4th Int RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete Ed SPShah pp 17-23

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19CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINETAILINGS AND POWER STATION FLY ASH

CA Charles-Cruz

School of Civil Engineering Autonomous University of Nuevo Leon Mexico (FIC-UANL)Researcher of the National Researchers Systems-Candidate LevelMember of the Concrete Technology Academic Body (FIC-UANL)

RESUMEN

Las partiacuteculas de desecho dentro de los intervalos de tamantildeo de limo fino tienen una disposicioacuten final en la que frecuentemente se mezclan con aguapara formar un lodo que se bombea a depoacutesitos donde ocurre la sedimentacioacuten de los soacutelidos El lsquosuelorsquo que resulta de esta operacioacuten tiene una estructuramuy suelta que lo hace difiacutecil extraer muestras y realizar pruebas Existe un intereacutes diverso en el comportamiento de estos materiales por ejemplo parael desarrollo posterior de aacutereas en las que se encuentran depositados

Este artiacuteculo describe la preparacioacuten de muestras muy sueltas de ceniza volante y de jales de mineriacutea de la produccioacuten de fluorita en un intento porreplicar la estructura de los rellenos depositados hidraacuteulicamente Tambieacuten se presentan aquiacute resultados parciales del programa de pruebas triaxiales rea-lizadas en estos materiales Se describen las dificultades de la preparacioacuten de las muestras asiacute como de la medicioacuten del e

max Se discute el uso del iacutendice

de dilatancia propuesto por Bolton (1986) para describir el comportamiento de estos depoacutesitos y se concluye que podriacutea necesitar cierta adaptacioacuten parasu uso en estos materiales El material presenta diversos grados de inestabilidad cuando se sujeta a cargas no drenadas lo cual puede depender del nivelde esfuerzos normales de la forma de las partiacuteculas y de la distribucioacuten de los tamantildeos

Palabras clave

rellenos hidraacuteulicos licuacioacuten dilatancia iacutendice relativo de dilatancia

ABSTRACT

Fine silt-sized waste particles are often disposed of by being mixed with water pumped to a void and allowed to sediment The resulting lsquosoilrsquo has avery loose structure which makes it difficult to sample and test There is interest in the behavior of these materials eg for redevelopment

This paper describes the preparation of very loose samples of pulverized fuel ash and mine tailings from fluorspar production in an attempt to replicatethe structure of hydraulically deposited fills The preliminary results of triaxial tests are also presented

Difficulties in sample preparation and measuring emax are described The use of Boltonrsquos (1986) relative dilatancy index to describe the behavior ofsuch deposits is discussed and it is concluded that it may need adapting for use with these materials The materials display varying degrees of instability inundrained loading that may be dependent on stress level and particle shape and size distribution

Keywords hydraulic fills liquefaction dilatancy relative dilatancy index

INTRODUCCIOacuteN

Hydraulically placed fills are a common form of disposal for industrial operations that generate largeamounts of fine-grained inert solid waste Such wastes are mixed with water and pumped as flowable slurryinto impoundments An inherent characteristic of the freshly sedimented material is its very open and loosestructure

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20 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Interest arises in the behavior of these very loose deposits both when evaluating the stability of impound-ment facilities and when considering the redevelopment potential of disposal sites For this reason there isgreat interest in the classification shear strength and compressibility behavior of such fills

This paper presents the results of index and triaxial tests on two hydraulically placed fill materials calciumfluoride (fluorspar) mine tailings from Glebe Mine Chesterfield Derbyshire and pulverized fuel ash (PFA) fromSkelton Grange Leeds West Yorkshire These materials were selected as representing two extremes of particleshape angular and rounded Due to the very loose nature of the deposits it was not possible to recover evennotionally undisturbed samples for testing therefore water pluviation of either initially dry material or slurrywas used to prepare samples for consolidation and triaxial testing

BACKGROUND

Interest in the geotechnical behavior of hydraulic fills may be broadly categorized as design and optimiza-tion of production and impoundment sites environmental impact and environmental risks of impoundments(including embankment safety) hydrogeological issues and site reuse These materials are typically of silt sizeDifficulty in investigating the geotechnical properties of hydraulic fills lies also in their heterogeneity Variationsover time arise due to changes in the mineral composition of the parent rock the minerals being extracted andthe methods of separation (crushing grinding use of surfactants etc) In addition the type of slurry deposi-tion (single point discharge or multiple point discharge) influences spatial variations within the impoundmentThis variability will affect the analysis of one site but also makes comparison between sites very difficult

The geotechnical properties of several different types of tailings can be found in the literature includingalumina red mud copper tailings (Qiu and Sego 2001) gold tailings (Stone et al 1994) and bauxite (Con-soli and Sills 2000) These papers focus on consolidation characteristics hydraulic conductivity and liquefac-

tion susceptibility due to their importance in impoundment design

The study of the engineering characteristics of PFA as a general fill can be traced back to the work on theuse of PFA as an embankment material by Raymond (1958) and Knight (1960) McLaren and DiGioia (1987)Gray and Lin (1972) Leonards and Bailey (1982) Martin et al (1990) Toth et al (1988) Parylak (1992)Okumura et al (1996) and Trivedi and Sud (1999b) also describe the use and engineering properties of PFAThere has also been work on the collapse behaviour of loose PFA deposits (Henau and Thijs 1985 Trivediand Sud 1999a)

It can be very difficult to take undisturbed samples of hydraulically placed fill because any disturbance(including stress relief at the bottom of a cased borehole) can lead to strength loss in loose non-cohesive de-

posits and instability of the base of any borehole Where the fill is very loose it is impossible to recover evennotionally undisturbed samples for laboratory testing which can hinder the correct characterization of suchdeposits Correlation between field and laboratory tests has been attempted to overcome this limitation egseismic cone penetration testing (SCPT) by Woeller et al (1996) piezocone testing by Davies (1999) andcone penetration testing (CPT) by Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (in press) Another approachto this difficulty has been to calibrate theoretical numerical models using either centrifugal model tests (Stone

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21CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

et al 1994) or field studies (Consoli and Sills 2000) Theoretical modeling studies using large strain conso-lidation theory have been conducted by Cargill (1984) and Seneviratne et al (1996)

Hydraulically placed fills and embankments are susceptible to liquefaction under monotonic or cyclic loads

(see eg Fourie et al 2000 Ishihara 1993) As generally defined liquefaction is a sudden loss of shearstrength due to a rapid increase in pore water pressure The study of liquefaction phenomena in sands hasbeen extensive and there are a variety of empirical and theoretical approaches to assess liquefaction potential(Ng et al 2004 Verdugo and Ishihara 1996) However there has been less research on the effect of finesin the liquefaction process and on the study of this phenomenon for silty or clayey soils Finn et al (1994) at-tempt to summarise the effects of fines content on liquefaction resistance for both non-plastic and plastic finegrained soils According to their guidelines for non-plastic fines there is an increase in liquefaction resistancefor a silty sand compared to clean sand with same normalized standard penetration resistance (N1)60 thereis a decrease in liquefaction resistance with increasing fines content for materials with same gross void ratioand materials with the same void ratio in the sand skeleton have the same liquefaction resistance For the caseof plastic fines the modified Chinese criteria (after Finn et al op cit) suggest that soils that satisfy all fourrequirements ie

bull finer than 0005 mm le 10bull Liquid limit le 36bull Natural water contentge 092 LLbull Liquidity index IL le 07

are susceptible to liquefaction Yamamuro and Lade (1998) suggest that unlike the behaviour of cleansands where susceptibility to liquefaction increases with confining stress the liquefaction resistance of siltysands can initially increase with confining stress This is attributed to the silt particles producing meta-stablestructures at low confining stress Thevanayagam (1998) suggest a categorisation of behaviour of silty sandswith varying degrees of fines to which different structures and grain to grain contact may lead to different un-drained behaviours including limited instability and even liquefaction Guo and Prakash (1999) suggest thatsoil fabric and aging seem to slow down pore pressure generation and that a higher percent of plastic finesmay increase the liquefaction resistance of silty soils

SITE AND MATERIAL DESCRIPTION

Glebe Mine Tailings

Fluorspar (calcium fluoride) is the only major source of fluorine and is also used in the production of a wide

range of industrial products such as pharmaceuticals glass plastics (Notholt 1971) Glebe Mine is locatedin Stoney Middleton near Chesterfield Derbyshire Operations on site consist of fluorspar mining processingand tailings disposal

Fluorspar extraction is undertaken by crushing the parent rock which is then processed as a slurry so thatdifferent minerals can be separated gravimetrically using detergents The resulting tailings are mainly compo-sed of barites (40) limestone (33) and silica (25) A summary of the Geotechnical properties of Glebe

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22 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Mine tailings is given in Table 1 A scanning electron micrograph (SEM) is shown in Figure 1a which showsoccasional subangular coarse particles and the predominantly angular and plate-like finer particles (D50=4m)

The active disposal lagoon at the site is sub-divided with one half being used as an active sluicing pond

while the partially dewatered tailings are being recovered from the other half The excavated material is used asback-fill within the active open cast mine This releases lagoon capacity and creates a sustainable waste cycle atthe mine The bulk remoulded tailings samples used in this study were taken from the latter area of the lagoon

Skelton Grange PFA

PFA or fly-ash is a waste from pulverized coal combustion for electricity generation It is the fine residuethat is collected by mechanical or static precipitators PFA is often transported locally by producing a water-based slurry which is pumped into sedimentation lagoons for disposal Once in the lagoon the PFA quicklysettles out to form a particulate mass while the water drains away PFA particles are typical spherical rangingin diameter from gt1m to 150m and due to the rapid cooling of the flue gases consist primarily of non-crystalline particles or glasses (about 80) and only a small amount of crystalline material (Cabrera et al1986) An SEM image of Skelton Grange PFA is shown in Figure 1b where the mainly spherical particles canbe observed Amorphous particles in Figure 1b are assumed to be unburned carbon

For this study PFA was obtained from the Skelton Grange lagoons in Leeds West Yorkshire where a landfillis currently being constructed over the 50 m deep PFA lagoon Details of the site and previous field investiga-tions are included in Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (2005) Figure 2 shows an aspect of theSkelton Grange Landfill Site where PFA is the underlying strata and the embankment material and of Glebemine tailings lagoon

Figure 1 SEM images of (a) Glebe Mine Tailings and (b) Skelton Grange PFA

(a) (b)

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CA Charles-Cruz

Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

-

-

-

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25CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

~ ~

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26 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

~

~

~

~

~

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27CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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28 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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30 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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31CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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34 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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35CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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36 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

1 Aparicio-Mijares F J (1996) Fundamentos de Hidrologiacutea de Superficie Limusa Noriega Editores Meacutexico

2 Bell F-C ldquoGeneralized Rainfall-Duration-Frequency Relationshipsrdquo proc ASCE Journal of Hydraulics Div Vol 95 No HY1 311-327 19693 Campos-Aranda D F (1998) Procesos del ciclo hidroloacutegico Editorial Universitaria Potosina Meacutexico tercera reimpresioacuten

4 ChenC-L ldquoRainfall Intensity-duration-frequency formulasrdquo Proc ASCE Journal of Hydraulic Engineering Vol 109 No 12 paper No 184411603-1621 1983

5 Chow V T Maidment D R Mays L W (1994) Hidrologiacutea Aplicada McGraw Hill Interamericana Colombia

6 Escalante-Sandoval C A Reyes-Chaacutevez L (2002) Teacutecnicas Estadiacutesticas en Hidrologiacutea Facultad de Ingenieriacutea UNAM Meacutexico

7 Goswami A C ldquoShort Duration Rainfall Depth-Duration-Frequency Map of Indiardquo Proc of the second International Symposium in HydrologicData Fort Collins Co USA 48-59 1972

8 Gumbel E-J (1958) Statistics of Extremes Columbia Univ Press

9 IMTA 2000 Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica (ERIC II) Instituto Mexicano de Tecnologiacutea del Agua Meacutexico

10 Sivapalan M Bloumlschl G ldquoTransformation of point rainfall to aerial rainfall Intensity-duration-frecuency curvesrdquo Journal of Hydrology 204150-167 1998

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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44 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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17CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

J roncero B Barragaacuten y R Zerbino

Figura 5 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP1

Figura 6 Evolucioacuten en el tiempo de la ordenada en el origen y de la pendiente de las curvas del momento torsor vs la velocidad de giro de morterosfabricados con SP2

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18 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

4 CONCLUSIONES

Se estudioacute el efecto de la temperatura y de las condiciones de mantenimiento durante la primera hora enel comportamiento reoloacutegico de morteros caracteriacutesticos de HAC Dentro del intervalo de los paraacutemetros los

materiales y las variables estudiadas se pueden extraer las siguientes conclusiones

- La temperatura ambiental y la de los materiales tiene una gran influencia sobre las propiedades en frescodel material y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo En este sentido las temperaturas bajas (lt 20ordmC) pueden favorecer fenoacutemenos de refluidificacioacuten que pueden justificarse con base en una menor velocidadde adsorcioacuten del aditivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento Las temperaturas altas (gt 30 ordmC)pueden aumentar la fluidez inicial pero favorecen la peacuterdida de movilidad con sus consecuentes implicacionespraacutecticas de gran relevancia para el HAC

- Los efectos se verificaron tanto en determinaciones de tipo ingenieril (ensayo de consistencia) como en larespuesta reoloacutegica (reoacutemetro) Los paraacutemetros reoloacutegicos variaron significativamente en el tiempo conformecon la variacioacuten de temperatura Tanto la viscosidad plaacutestica como la tensioacuten umbral aumentaron durante laprimera hora aunque en los primeros 30 minutos el efecto sobre la viscosidad fue maacutes notorio

- Las condiciones de mantenimiento de las mezclas influyen significativamente sobre las propiedades enestado fresco Se encontroacute que en especial la viscosidad plaacutestica se modifica en mayor medida cuando losmorteros se someten a agitacioacuten perioacutedica

5 Agradecimientos

Los autores agradecen el soporte brindado a traveacutes del proyecto de investigacioacuten ldquoHabitat 2030 Ma-

teriales y componentesrdquo (PSS 11-2005 PSE-380000-2006-4 PSE-380000-2007-1) financiado por elMinisterio de Educacioacuten y Ciencia

Referencias

1 GOLASZEWSKI J (2006) Effect of temperature on rheological properties of superplasticized cement mortars en ACI SP 239 pp 423-440

2 HAMMER TA y WALLEVIK JE (2005) On the correlations between rheology of paste mortar and concrete en Proc 2nd North American Conference on theDesign and Use of Self- Consolidating Concrete and 4th Int RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete Ed SP Shah pp 615-620

3 ZERBINO R AGULLOacute L BARRAGAacuteN B GARCIA T y GETTU R (2006) Caracterizacioacuten reoloacutegica de hormigones autocompactables ed Dept Ingenieriacutea de

la Construccioacuten Universitat Politegravecnica de Catalunya ISBN 84-87691-40-44 ZERBINO R BARRAGAacuteN B GARCIA T AGULLOacute L y GETTU R (2008) Efectos de la temperatura sobre los paraacutemetros reoloacutegicos y propiedades ingenieri-

les del hormigoacuten autocompactante en Proc 1er Cong Espantildeol sobre Hormigoacuten Autocompactante

5 PELLERIN B MAITRASSE P y MICOLLIER S (2005) Improving consistency of SCC rheological behavior by means of appropriate admixturization en Proc2nd North American Conference on the Design and Use of Self-Consolidating Concrete and 4th Int RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete Ed SPShah pp 17-23

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19CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINETAILINGS AND POWER STATION FLY ASH

CA Charles-Cruz

School of Civil Engineering Autonomous University of Nuevo Leon Mexico (FIC-UANL)Researcher of the National Researchers Systems-Candidate LevelMember of the Concrete Technology Academic Body (FIC-UANL)

RESUMEN

Las partiacuteculas de desecho dentro de los intervalos de tamantildeo de limo fino tienen una disposicioacuten final en la que frecuentemente se mezclan con aguapara formar un lodo que se bombea a depoacutesitos donde ocurre la sedimentacioacuten de los soacutelidos El lsquosuelorsquo que resulta de esta operacioacuten tiene una estructuramuy suelta que lo hace difiacutecil extraer muestras y realizar pruebas Existe un intereacutes diverso en el comportamiento de estos materiales por ejemplo parael desarrollo posterior de aacutereas en las que se encuentran depositados

Este artiacuteculo describe la preparacioacuten de muestras muy sueltas de ceniza volante y de jales de mineriacutea de la produccioacuten de fluorita en un intento porreplicar la estructura de los rellenos depositados hidraacuteulicamente Tambieacuten se presentan aquiacute resultados parciales del programa de pruebas triaxiales rea-lizadas en estos materiales Se describen las dificultades de la preparacioacuten de las muestras asiacute como de la medicioacuten del e

max Se discute el uso del iacutendice

de dilatancia propuesto por Bolton (1986) para describir el comportamiento de estos depoacutesitos y se concluye que podriacutea necesitar cierta adaptacioacuten parasu uso en estos materiales El material presenta diversos grados de inestabilidad cuando se sujeta a cargas no drenadas lo cual puede depender del nivelde esfuerzos normales de la forma de las partiacuteculas y de la distribucioacuten de los tamantildeos

Palabras clave

rellenos hidraacuteulicos licuacioacuten dilatancia iacutendice relativo de dilatancia

ABSTRACT

Fine silt-sized waste particles are often disposed of by being mixed with water pumped to a void and allowed to sediment The resulting lsquosoilrsquo has avery loose structure which makes it difficult to sample and test There is interest in the behavior of these materials eg for redevelopment

This paper describes the preparation of very loose samples of pulverized fuel ash and mine tailings from fluorspar production in an attempt to replicatethe structure of hydraulically deposited fills The preliminary results of triaxial tests are also presented

Difficulties in sample preparation and measuring emax are described The use of Boltonrsquos (1986) relative dilatancy index to describe the behavior ofsuch deposits is discussed and it is concluded that it may need adapting for use with these materials The materials display varying degrees of instability inundrained loading that may be dependent on stress level and particle shape and size distribution

Keywords hydraulic fills liquefaction dilatancy relative dilatancy index

INTRODUCCIOacuteN

Hydraulically placed fills are a common form of disposal for industrial operations that generate largeamounts of fine-grained inert solid waste Such wastes are mixed with water and pumped as flowable slurryinto impoundments An inherent characteristic of the freshly sedimented material is its very open and loosestructure

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20 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Interest arises in the behavior of these very loose deposits both when evaluating the stability of impound-ment facilities and when considering the redevelopment potential of disposal sites For this reason there isgreat interest in the classification shear strength and compressibility behavior of such fills

This paper presents the results of index and triaxial tests on two hydraulically placed fill materials calciumfluoride (fluorspar) mine tailings from Glebe Mine Chesterfield Derbyshire and pulverized fuel ash (PFA) fromSkelton Grange Leeds West Yorkshire These materials were selected as representing two extremes of particleshape angular and rounded Due to the very loose nature of the deposits it was not possible to recover evennotionally undisturbed samples for testing therefore water pluviation of either initially dry material or slurrywas used to prepare samples for consolidation and triaxial testing

BACKGROUND

Interest in the geotechnical behavior of hydraulic fills may be broadly categorized as design and optimiza-tion of production and impoundment sites environmental impact and environmental risks of impoundments(including embankment safety) hydrogeological issues and site reuse These materials are typically of silt sizeDifficulty in investigating the geotechnical properties of hydraulic fills lies also in their heterogeneity Variationsover time arise due to changes in the mineral composition of the parent rock the minerals being extracted andthe methods of separation (crushing grinding use of surfactants etc) In addition the type of slurry deposi-tion (single point discharge or multiple point discharge) influences spatial variations within the impoundmentThis variability will affect the analysis of one site but also makes comparison between sites very difficult

The geotechnical properties of several different types of tailings can be found in the literature includingalumina red mud copper tailings (Qiu and Sego 2001) gold tailings (Stone et al 1994) and bauxite (Con-soli and Sills 2000) These papers focus on consolidation characteristics hydraulic conductivity and liquefac-

tion susceptibility due to their importance in impoundment design

The study of the engineering characteristics of PFA as a general fill can be traced back to the work on theuse of PFA as an embankment material by Raymond (1958) and Knight (1960) McLaren and DiGioia (1987)Gray and Lin (1972) Leonards and Bailey (1982) Martin et al (1990) Toth et al (1988) Parylak (1992)Okumura et al (1996) and Trivedi and Sud (1999b) also describe the use and engineering properties of PFAThere has also been work on the collapse behaviour of loose PFA deposits (Henau and Thijs 1985 Trivediand Sud 1999a)

It can be very difficult to take undisturbed samples of hydraulically placed fill because any disturbance(including stress relief at the bottom of a cased borehole) can lead to strength loss in loose non-cohesive de-

posits and instability of the base of any borehole Where the fill is very loose it is impossible to recover evennotionally undisturbed samples for laboratory testing which can hinder the correct characterization of suchdeposits Correlation between field and laboratory tests has been attempted to overcome this limitation egseismic cone penetration testing (SCPT) by Woeller et al (1996) piezocone testing by Davies (1999) andcone penetration testing (CPT) by Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (in press) Another approachto this difficulty has been to calibrate theoretical numerical models using either centrifugal model tests (Stone

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et al 1994) or field studies (Consoli and Sills 2000) Theoretical modeling studies using large strain conso-lidation theory have been conducted by Cargill (1984) and Seneviratne et al (1996)

Hydraulically placed fills and embankments are susceptible to liquefaction under monotonic or cyclic loads

(see eg Fourie et al 2000 Ishihara 1993) As generally defined liquefaction is a sudden loss of shearstrength due to a rapid increase in pore water pressure The study of liquefaction phenomena in sands hasbeen extensive and there are a variety of empirical and theoretical approaches to assess liquefaction potential(Ng et al 2004 Verdugo and Ishihara 1996) However there has been less research on the effect of finesin the liquefaction process and on the study of this phenomenon for silty or clayey soils Finn et al (1994) at-tempt to summarise the effects of fines content on liquefaction resistance for both non-plastic and plastic finegrained soils According to their guidelines for non-plastic fines there is an increase in liquefaction resistancefor a silty sand compared to clean sand with same normalized standard penetration resistance (N1)60 thereis a decrease in liquefaction resistance with increasing fines content for materials with same gross void ratioand materials with the same void ratio in the sand skeleton have the same liquefaction resistance For the caseof plastic fines the modified Chinese criteria (after Finn et al op cit) suggest that soils that satisfy all fourrequirements ie

bull finer than 0005 mm le 10bull Liquid limit le 36bull Natural water contentge 092 LLbull Liquidity index IL le 07

are susceptible to liquefaction Yamamuro and Lade (1998) suggest that unlike the behaviour of cleansands where susceptibility to liquefaction increases with confining stress the liquefaction resistance of siltysands can initially increase with confining stress This is attributed to the silt particles producing meta-stablestructures at low confining stress Thevanayagam (1998) suggest a categorisation of behaviour of silty sandswith varying degrees of fines to which different structures and grain to grain contact may lead to different un-drained behaviours including limited instability and even liquefaction Guo and Prakash (1999) suggest thatsoil fabric and aging seem to slow down pore pressure generation and that a higher percent of plastic finesmay increase the liquefaction resistance of silty soils

SITE AND MATERIAL DESCRIPTION

Glebe Mine Tailings

Fluorspar (calcium fluoride) is the only major source of fluorine and is also used in the production of a wide

range of industrial products such as pharmaceuticals glass plastics (Notholt 1971) Glebe Mine is locatedin Stoney Middleton near Chesterfield Derbyshire Operations on site consist of fluorspar mining processingand tailings disposal

Fluorspar extraction is undertaken by crushing the parent rock which is then processed as a slurry so thatdifferent minerals can be separated gravimetrically using detergents The resulting tailings are mainly compo-sed of barites (40) limestone (33) and silica (25) A summary of the Geotechnical properties of Glebe

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Mine tailings is given in Table 1 A scanning electron micrograph (SEM) is shown in Figure 1a which showsoccasional subangular coarse particles and the predominantly angular and plate-like finer particles (D50=4m)

The active disposal lagoon at the site is sub-divided with one half being used as an active sluicing pond

while the partially dewatered tailings are being recovered from the other half The excavated material is used asback-fill within the active open cast mine This releases lagoon capacity and creates a sustainable waste cycle atthe mine The bulk remoulded tailings samples used in this study were taken from the latter area of the lagoon

Skelton Grange PFA

PFA or fly-ash is a waste from pulverized coal combustion for electricity generation It is the fine residuethat is collected by mechanical or static precipitators PFA is often transported locally by producing a water-based slurry which is pumped into sedimentation lagoons for disposal Once in the lagoon the PFA quicklysettles out to form a particulate mass while the water drains away PFA particles are typical spherical rangingin diameter from gt1m to 150m and due to the rapid cooling of the flue gases consist primarily of non-crystalline particles or glasses (about 80) and only a small amount of crystalline material (Cabrera et al1986) An SEM image of Skelton Grange PFA is shown in Figure 1b where the mainly spherical particles canbe observed Amorphous particles in Figure 1b are assumed to be unburned carbon

For this study PFA was obtained from the Skelton Grange lagoons in Leeds West Yorkshire where a landfillis currently being constructed over the 50 m deep PFA lagoon Details of the site and previous field investiga-tions are included in Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (2005) Figure 2 shows an aspect of theSkelton Grange Landfill Site where PFA is the underlying strata and the embankment material and of Glebemine tailings lagoon

Figure 1 SEM images of (a) Glebe Mine Tailings and (b) Skelton Grange PFA

(a) (b)

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Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

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Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

~ ~

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

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~

~

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The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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33 Trivedi A and Sud VK 1999a Collapse Behavior of Coal Ash J Geotech and Geoenv Eng Vol 130(4) 403-415

34 Trivedi A and Sud VK 1999b Grain characteristics and engineering properties of coal ash Granular Matter 4 93-101

35 Vaid YP et al 1999 Influence of Specimen-Reconstituting Method on the Undrained Response of Sand ASTM Geotech Testing J 22(3)187-195

36 Verdugo R and Ishihara K 1996 The steady state of sandy soils Soils and Found 36(2) 81-9137 Woeller DJ et al 1996 Seismic cone penetration testing for evaluating the compressibility and liquefaction potential of mine tailings 3rd

Int Conf on Tailings and Mine Waste pp 101

38 Yamamuro JA and Lade PV 1998 Steady-state concepts and static liquefaction of silty sands J Geotech and Geoenv Eng 124(9)868-877

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

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10 Sivapalan M Bloumlschl G ldquoTransformation of point rainfall to aerial rainfall Intensity-duration-frecuency curvesrdquo Journal of Hydrology 204150-167 1998

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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18 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LOS PARAacuteMETROS REOLOacuteGICOS DE MORTEROS PARA HORMIGOacuteN AUTOCOMPACTANTE

4 CONCLUSIONES

Se estudioacute el efecto de la temperatura y de las condiciones de mantenimiento durante la primera hora enel comportamiento reoloacutegico de morteros caracteriacutesticos de HAC Dentro del intervalo de los paraacutemetros los

materiales y las variables estudiadas se pueden extraer las siguientes conclusiones

- La temperatura ambiental y la de los materiales tiene una gran influencia sobre las propiedades en frescodel material y especialmente sobre su evolucioacuten en el tiempo En este sentido las temperaturas bajas (lt 20ordmC) pueden favorecer fenoacutemenos de refluidificacioacuten que pueden justificarse con base en una menor velocidadde adsorcioacuten del aditivo superplastificante sobre las partiacuteculas de cemento Las temperaturas altas (gt 30 ordmC)pueden aumentar la fluidez inicial pero favorecen la peacuterdida de movilidad con sus consecuentes implicacionespraacutecticas de gran relevancia para el HAC

- Los efectos se verificaron tanto en determinaciones de tipo ingenieril (ensayo de consistencia) como en larespuesta reoloacutegica (reoacutemetro) Los paraacutemetros reoloacutegicos variaron significativamente en el tiempo conformecon la variacioacuten de temperatura Tanto la viscosidad plaacutestica como la tensioacuten umbral aumentaron durante laprimera hora aunque en los primeros 30 minutos el efecto sobre la viscosidad fue maacutes notorio

- Las condiciones de mantenimiento de las mezclas influyen significativamente sobre las propiedades enestado fresco Se encontroacute que en especial la viscosidad plaacutestica se modifica en mayor medida cuando losmorteros se someten a agitacioacuten perioacutedica

5 Agradecimientos

Los autores agradecen el soporte brindado a traveacutes del proyecto de investigacioacuten ldquoHabitat 2030 Ma-

teriales y componentesrdquo (PSS 11-2005 PSE-380000-2006-4 PSE-380000-2007-1) financiado por elMinisterio de Educacioacuten y Ciencia

Referencias

1 GOLASZEWSKI J (2006) Effect of temperature on rheological properties of superplasticized cement mortars en ACI SP 239 pp 423-440

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19CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINETAILINGS AND POWER STATION FLY ASH

CA Charles-Cruz

School of Civil Engineering Autonomous University of Nuevo Leon Mexico (FIC-UANL)Researcher of the National Researchers Systems-Candidate LevelMember of the Concrete Technology Academic Body (FIC-UANL)

RESUMEN

Las partiacuteculas de desecho dentro de los intervalos de tamantildeo de limo fino tienen una disposicioacuten final en la que frecuentemente se mezclan con aguapara formar un lodo que se bombea a depoacutesitos donde ocurre la sedimentacioacuten de los soacutelidos El lsquosuelorsquo que resulta de esta operacioacuten tiene una estructuramuy suelta que lo hace difiacutecil extraer muestras y realizar pruebas Existe un intereacutes diverso en el comportamiento de estos materiales por ejemplo parael desarrollo posterior de aacutereas en las que se encuentran depositados

Este artiacuteculo describe la preparacioacuten de muestras muy sueltas de ceniza volante y de jales de mineriacutea de la produccioacuten de fluorita en un intento porreplicar la estructura de los rellenos depositados hidraacuteulicamente Tambieacuten se presentan aquiacute resultados parciales del programa de pruebas triaxiales rea-lizadas en estos materiales Se describen las dificultades de la preparacioacuten de las muestras asiacute como de la medicioacuten del e

max Se discute el uso del iacutendice

de dilatancia propuesto por Bolton (1986) para describir el comportamiento de estos depoacutesitos y se concluye que podriacutea necesitar cierta adaptacioacuten parasu uso en estos materiales El material presenta diversos grados de inestabilidad cuando se sujeta a cargas no drenadas lo cual puede depender del nivelde esfuerzos normales de la forma de las partiacuteculas y de la distribucioacuten de los tamantildeos

Palabras clave

rellenos hidraacuteulicos licuacioacuten dilatancia iacutendice relativo de dilatancia

ABSTRACT

Fine silt-sized waste particles are often disposed of by being mixed with water pumped to a void and allowed to sediment The resulting lsquosoilrsquo has avery loose structure which makes it difficult to sample and test There is interest in the behavior of these materials eg for redevelopment

This paper describes the preparation of very loose samples of pulverized fuel ash and mine tailings from fluorspar production in an attempt to replicatethe structure of hydraulically deposited fills The preliminary results of triaxial tests are also presented

Difficulties in sample preparation and measuring emax are described The use of Boltonrsquos (1986) relative dilatancy index to describe the behavior ofsuch deposits is discussed and it is concluded that it may need adapting for use with these materials The materials display varying degrees of instability inundrained loading that may be dependent on stress level and particle shape and size distribution

Keywords hydraulic fills liquefaction dilatancy relative dilatancy index

INTRODUCCIOacuteN

Hydraulically placed fills are a common form of disposal for industrial operations that generate largeamounts of fine-grained inert solid waste Such wastes are mixed with water and pumped as flowable slurryinto impoundments An inherent characteristic of the freshly sedimented material is its very open and loosestructure

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20 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Interest arises in the behavior of these very loose deposits both when evaluating the stability of impound-ment facilities and when considering the redevelopment potential of disposal sites For this reason there isgreat interest in the classification shear strength and compressibility behavior of such fills

This paper presents the results of index and triaxial tests on two hydraulically placed fill materials calciumfluoride (fluorspar) mine tailings from Glebe Mine Chesterfield Derbyshire and pulverized fuel ash (PFA) fromSkelton Grange Leeds West Yorkshire These materials were selected as representing two extremes of particleshape angular and rounded Due to the very loose nature of the deposits it was not possible to recover evennotionally undisturbed samples for testing therefore water pluviation of either initially dry material or slurrywas used to prepare samples for consolidation and triaxial testing

BACKGROUND

Interest in the geotechnical behavior of hydraulic fills may be broadly categorized as design and optimiza-tion of production and impoundment sites environmental impact and environmental risks of impoundments(including embankment safety) hydrogeological issues and site reuse These materials are typically of silt sizeDifficulty in investigating the geotechnical properties of hydraulic fills lies also in their heterogeneity Variationsover time arise due to changes in the mineral composition of the parent rock the minerals being extracted andthe methods of separation (crushing grinding use of surfactants etc) In addition the type of slurry deposi-tion (single point discharge or multiple point discharge) influences spatial variations within the impoundmentThis variability will affect the analysis of one site but also makes comparison between sites very difficult

The geotechnical properties of several different types of tailings can be found in the literature includingalumina red mud copper tailings (Qiu and Sego 2001) gold tailings (Stone et al 1994) and bauxite (Con-soli and Sills 2000) These papers focus on consolidation characteristics hydraulic conductivity and liquefac-

tion susceptibility due to their importance in impoundment design

The study of the engineering characteristics of PFA as a general fill can be traced back to the work on theuse of PFA as an embankment material by Raymond (1958) and Knight (1960) McLaren and DiGioia (1987)Gray and Lin (1972) Leonards and Bailey (1982) Martin et al (1990) Toth et al (1988) Parylak (1992)Okumura et al (1996) and Trivedi and Sud (1999b) also describe the use and engineering properties of PFAThere has also been work on the collapse behaviour of loose PFA deposits (Henau and Thijs 1985 Trivediand Sud 1999a)

It can be very difficult to take undisturbed samples of hydraulically placed fill because any disturbance(including stress relief at the bottom of a cased borehole) can lead to strength loss in loose non-cohesive de-

posits and instability of the base of any borehole Where the fill is very loose it is impossible to recover evennotionally undisturbed samples for laboratory testing which can hinder the correct characterization of suchdeposits Correlation between field and laboratory tests has been attempted to overcome this limitation egseismic cone penetration testing (SCPT) by Woeller et al (1996) piezocone testing by Davies (1999) andcone penetration testing (CPT) by Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (in press) Another approachto this difficulty has been to calibrate theoretical numerical models using either centrifugal model tests (Stone

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CA Charles-Cruz

et al 1994) or field studies (Consoli and Sills 2000) Theoretical modeling studies using large strain conso-lidation theory have been conducted by Cargill (1984) and Seneviratne et al (1996)

Hydraulically placed fills and embankments are susceptible to liquefaction under monotonic or cyclic loads

(see eg Fourie et al 2000 Ishihara 1993) As generally defined liquefaction is a sudden loss of shearstrength due to a rapid increase in pore water pressure The study of liquefaction phenomena in sands hasbeen extensive and there are a variety of empirical and theoretical approaches to assess liquefaction potential(Ng et al 2004 Verdugo and Ishihara 1996) However there has been less research on the effect of finesin the liquefaction process and on the study of this phenomenon for silty or clayey soils Finn et al (1994) at-tempt to summarise the effects of fines content on liquefaction resistance for both non-plastic and plastic finegrained soils According to their guidelines for non-plastic fines there is an increase in liquefaction resistancefor a silty sand compared to clean sand with same normalized standard penetration resistance (N1)60 thereis a decrease in liquefaction resistance with increasing fines content for materials with same gross void ratioand materials with the same void ratio in the sand skeleton have the same liquefaction resistance For the caseof plastic fines the modified Chinese criteria (after Finn et al op cit) suggest that soils that satisfy all fourrequirements ie

bull finer than 0005 mm le 10bull Liquid limit le 36bull Natural water contentge 092 LLbull Liquidity index IL le 07

are susceptible to liquefaction Yamamuro and Lade (1998) suggest that unlike the behaviour of cleansands where susceptibility to liquefaction increases with confining stress the liquefaction resistance of siltysands can initially increase with confining stress This is attributed to the silt particles producing meta-stablestructures at low confining stress Thevanayagam (1998) suggest a categorisation of behaviour of silty sandswith varying degrees of fines to which different structures and grain to grain contact may lead to different un-drained behaviours including limited instability and even liquefaction Guo and Prakash (1999) suggest thatsoil fabric and aging seem to slow down pore pressure generation and that a higher percent of plastic finesmay increase the liquefaction resistance of silty soils

SITE AND MATERIAL DESCRIPTION

Glebe Mine Tailings

Fluorspar (calcium fluoride) is the only major source of fluorine and is also used in the production of a wide

range of industrial products such as pharmaceuticals glass plastics (Notholt 1971) Glebe Mine is locatedin Stoney Middleton near Chesterfield Derbyshire Operations on site consist of fluorspar mining processingand tailings disposal

Fluorspar extraction is undertaken by crushing the parent rock which is then processed as a slurry so thatdifferent minerals can be separated gravimetrically using detergents The resulting tailings are mainly compo-sed of barites (40) limestone (33) and silica (25) A summary of the Geotechnical properties of Glebe

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Mine tailings is given in Table 1 A scanning electron micrograph (SEM) is shown in Figure 1a which showsoccasional subangular coarse particles and the predominantly angular and plate-like finer particles (D50=4m)

The active disposal lagoon at the site is sub-divided with one half being used as an active sluicing pond

while the partially dewatered tailings are being recovered from the other half The excavated material is used asback-fill within the active open cast mine This releases lagoon capacity and creates a sustainable waste cycle atthe mine The bulk remoulded tailings samples used in this study were taken from the latter area of the lagoon

Skelton Grange PFA

PFA or fly-ash is a waste from pulverized coal combustion for electricity generation It is the fine residuethat is collected by mechanical or static precipitators PFA is often transported locally by producing a water-based slurry which is pumped into sedimentation lagoons for disposal Once in the lagoon the PFA quicklysettles out to form a particulate mass while the water drains away PFA particles are typical spherical rangingin diameter from gt1m to 150m and due to the rapid cooling of the flue gases consist primarily of non-crystalline particles or glasses (about 80) and only a small amount of crystalline material (Cabrera et al1986) An SEM image of Skelton Grange PFA is shown in Figure 1b where the mainly spherical particles canbe observed Amorphous particles in Figure 1b are assumed to be unburned carbon

For this study PFA was obtained from the Skelton Grange lagoons in Leeds West Yorkshire where a landfillis currently being constructed over the 50 m deep PFA lagoon Details of the site and previous field investiga-tions are included in Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (2005) Figure 2 shows an aspect of theSkelton Grange Landfill Site where PFA is the underlying strata and the embankment material and of Glebemine tailings lagoon

Figure 1 SEM images of (a) Glebe Mine Tailings and (b) Skelton Grange PFA

(a) (b)

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CA Charles-Cruz

Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

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CA Charles-Cruz

Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

~ ~

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

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CA Charles-Cruz

The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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30 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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31CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

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LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

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CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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19CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINETAILINGS AND POWER STATION FLY ASH

CA Charles-Cruz

School of Civil Engineering Autonomous University of Nuevo Leon Mexico (FIC-UANL)Researcher of the National Researchers Systems-Candidate LevelMember of the Concrete Technology Academic Body (FIC-UANL)

RESUMEN

Las partiacuteculas de desecho dentro de los intervalos de tamantildeo de limo fino tienen una disposicioacuten final en la que frecuentemente se mezclan con aguapara formar un lodo que se bombea a depoacutesitos donde ocurre la sedimentacioacuten de los soacutelidos El lsquosuelorsquo que resulta de esta operacioacuten tiene una estructuramuy suelta que lo hace difiacutecil extraer muestras y realizar pruebas Existe un intereacutes diverso en el comportamiento de estos materiales por ejemplo parael desarrollo posterior de aacutereas en las que se encuentran depositados

Este artiacuteculo describe la preparacioacuten de muestras muy sueltas de ceniza volante y de jales de mineriacutea de la produccioacuten de fluorita en un intento porreplicar la estructura de los rellenos depositados hidraacuteulicamente Tambieacuten se presentan aquiacute resultados parciales del programa de pruebas triaxiales rea-lizadas en estos materiales Se describen las dificultades de la preparacioacuten de las muestras asiacute como de la medicioacuten del e

max Se discute el uso del iacutendice

de dilatancia propuesto por Bolton (1986) para describir el comportamiento de estos depoacutesitos y se concluye que podriacutea necesitar cierta adaptacioacuten parasu uso en estos materiales El material presenta diversos grados de inestabilidad cuando se sujeta a cargas no drenadas lo cual puede depender del nivelde esfuerzos normales de la forma de las partiacuteculas y de la distribucioacuten de los tamantildeos

Palabras clave

rellenos hidraacuteulicos licuacioacuten dilatancia iacutendice relativo de dilatancia

ABSTRACT

Fine silt-sized waste particles are often disposed of by being mixed with water pumped to a void and allowed to sediment The resulting lsquosoilrsquo has avery loose structure which makes it difficult to sample and test There is interest in the behavior of these materials eg for redevelopment

This paper describes the preparation of very loose samples of pulverized fuel ash and mine tailings from fluorspar production in an attempt to replicatethe structure of hydraulically deposited fills The preliminary results of triaxial tests are also presented

Difficulties in sample preparation and measuring emax are described The use of Boltonrsquos (1986) relative dilatancy index to describe the behavior ofsuch deposits is discussed and it is concluded that it may need adapting for use with these materials The materials display varying degrees of instability inundrained loading that may be dependent on stress level and particle shape and size distribution

Keywords hydraulic fills liquefaction dilatancy relative dilatancy index

INTRODUCCIOacuteN

Hydraulically placed fills are a common form of disposal for industrial operations that generate largeamounts of fine-grained inert solid waste Such wastes are mixed with water and pumped as flowable slurryinto impoundments An inherent characteristic of the freshly sedimented material is its very open and loosestructure

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20 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Interest arises in the behavior of these very loose deposits both when evaluating the stability of impound-ment facilities and when considering the redevelopment potential of disposal sites For this reason there isgreat interest in the classification shear strength and compressibility behavior of such fills

This paper presents the results of index and triaxial tests on two hydraulically placed fill materials calciumfluoride (fluorspar) mine tailings from Glebe Mine Chesterfield Derbyshire and pulverized fuel ash (PFA) fromSkelton Grange Leeds West Yorkshire These materials were selected as representing two extremes of particleshape angular and rounded Due to the very loose nature of the deposits it was not possible to recover evennotionally undisturbed samples for testing therefore water pluviation of either initially dry material or slurrywas used to prepare samples for consolidation and triaxial testing

BACKGROUND

Interest in the geotechnical behavior of hydraulic fills may be broadly categorized as design and optimiza-tion of production and impoundment sites environmental impact and environmental risks of impoundments(including embankment safety) hydrogeological issues and site reuse These materials are typically of silt sizeDifficulty in investigating the geotechnical properties of hydraulic fills lies also in their heterogeneity Variationsover time arise due to changes in the mineral composition of the parent rock the minerals being extracted andthe methods of separation (crushing grinding use of surfactants etc) In addition the type of slurry deposi-tion (single point discharge or multiple point discharge) influences spatial variations within the impoundmentThis variability will affect the analysis of one site but also makes comparison between sites very difficult

The geotechnical properties of several different types of tailings can be found in the literature includingalumina red mud copper tailings (Qiu and Sego 2001) gold tailings (Stone et al 1994) and bauxite (Con-soli and Sills 2000) These papers focus on consolidation characteristics hydraulic conductivity and liquefac-

tion susceptibility due to their importance in impoundment design

The study of the engineering characteristics of PFA as a general fill can be traced back to the work on theuse of PFA as an embankment material by Raymond (1958) and Knight (1960) McLaren and DiGioia (1987)Gray and Lin (1972) Leonards and Bailey (1982) Martin et al (1990) Toth et al (1988) Parylak (1992)Okumura et al (1996) and Trivedi and Sud (1999b) also describe the use and engineering properties of PFAThere has also been work on the collapse behaviour of loose PFA deposits (Henau and Thijs 1985 Trivediand Sud 1999a)

It can be very difficult to take undisturbed samples of hydraulically placed fill because any disturbance(including stress relief at the bottom of a cased borehole) can lead to strength loss in loose non-cohesive de-

posits and instability of the base of any borehole Where the fill is very loose it is impossible to recover evennotionally undisturbed samples for laboratory testing which can hinder the correct characterization of suchdeposits Correlation between field and laboratory tests has been attempted to overcome this limitation egseismic cone penetration testing (SCPT) by Woeller et al (1996) piezocone testing by Davies (1999) andcone penetration testing (CPT) by Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (in press) Another approachto this difficulty has been to calibrate theoretical numerical models using either centrifugal model tests (Stone

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21CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

et al 1994) or field studies (Consoli and Sills 2000) Theoretical modeling studies using large strain conso-lidation theory have been conducted by Cargill (1984) and Seneviratne et al (1996)

Hydraulically placed fills and embankments are susceptible to liquefaction under monotonic or cyclic loads

(see eg Fourie et al 2000 Ishihara 1993) As generally defined liquefaction is a sudden loss of shearstrength due to a rapid increase in pore water pressure The study of liquefaction phenomena in sands hasbeen extensive and there are a variety of empirical and theoretical approaches to assess liquefaction potential(Ng et al 2004 Verdugo and Ishihara 1996) However there has been less research on the effect of finesin the liquefaction process and on the study of this phenomenon for silty or clayey soils Finn et al (1994) at-tempt to summarise the effects of fines content on liquefaction resistance for both non-plastic and plastic finegrained soils According to their guidelines for non-plastic fines there is an increase in liquefaction resistancefor a silty sand compared to clean sand with same normalized standard penetration resistance (N1)60 thereis a decrease in liquefaction resistance with increasing fines content for materials with same gross void ratioand materials with the same void ratio in the sand skeleton have the same liquefaction resistance For the caseof plastic fines the modified Chinese criteria (after Finn et al op cit) suggest that soils that satisfy all fourrequirements ie

bull finer than 0005 mm le 10bull Liquid limit le 36bull Natural water contentge 092 LLbull Liquidity index IL le 07

are susceptible to liquefaction Yamamuro and Lade (1998) suggest that unlike the behaviour of cleansands where susceptibility to liquefaction increases with confining stress the liquefaction resistance of siltysands can initially increase with confining stress This is attributed to the silt particles producing meta-stablestructures at low confining stress Thevanayagam (1998) suggest a categorisation of behaviour of silty sandswith varying degrees of fines to which different structures and grain to grain contact may lead to different un-drained behaviours including limited instability and even liquefaction Guo and Prakash (1999) suggest thatsoil fabric and aging seem to slow down pore pressure generation and that a higher percent of plastic finesmay increase the liquefaction resistance of silty soils

SITE AND MATERIAL DESCRIPTION

Glebe Mine Tailings

Fluorspar (calcium fluoride) is the only major source of fluorine and is also used in the production of a wide

range of industrial products such as pharmaceuticals glass plastics (Notholt 1971) Glebe Mine is locatedin Stoney Middleton near Chesterfield Derbyshire Operations on site consist of fluorspar mining processingand tailings disposal

Fluorspar extraction is undertaken by crushing the parent rock which is then processed as a slurry so thatdifferent minerals can be separated gravimetrically using detergents The resulting tailings are mainly compo-sed of barites (40) limestone (33) and silica (25) A summary of the Geotechnical properties of Glebe

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22 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Mine tailings is given in Table 1 A scanning electron micrograph (SEM) is shown in Figure 1a which showsoccasional subangular coarse particles and the predominantly angular and plate-like finer particles (D50=4m)

The active disposal lagoon at the site is sub-divided with one half being used as an active sluicing pond

while the partially dewatered tailings are being recovered from the other half The excavated material is used asback-fill within the active open cast mine This releases lagoon capacity and creates a sustainable waste cycle atthe mine The bulk remoulded tailings samples used in this study were taken from the latter area of the lagoon

Skelton Grange PFA

PFA or fly-ash is a waste from pulverized coal combustion for electricity generation It is the fine residuethat is collected by mechanical or static precipitators PFA is often transported locally by producing a water-based slurry which is pumped into sedimentation lagoons for disposal Once in the lagoon the PFA quicklysettles out to form a particulate mass while the water drains away PFA particles are typical spherical rangingin diameter from gt1m to 150m and due to the rapid cooling of the flue gases consist primarily of non-crystalline particles or glasses (about 80) and only a small amount of crystalline material (Cabrera et al1986) An SEM image of Skelton Grange PFA is shown in Figure 1b where the mainly spherical particles canbe observed Amorphous particles in Figure 1b are assumed to be unburned carbon

For this study PFA was obtained from the Skelton Grange lagoons in Leeds West Yorkshire where a landfillis currently being constructed over the 50 m deep PFA lagoon Details of the site and previous field investiga-tions are included in Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (2005) Figure 2 shows an aspect of theSkelton Grange Landfill Site where PFA is the underlying strata and the embankment material and of Glebemine tailings lagoon

Figure 1 SEM images of (a) Glebe Mine Tailings and (b) Skelton Grange PFA

(a) (b)

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23CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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24 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

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25CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

~ ~

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26 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

~

~

~

~

~

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27CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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28 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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30 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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31CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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34 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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35CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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36 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

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Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

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UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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20 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Interest arises in the behavior of these very loose deposits both when evaluating the stability of impound-ment facilities and when considering the redevelopment potential of disposal sites For this reason there isgreat interest in the classification shear strength and compressibility behavior of such fills

This paper presents the results of index and triaxial tests on two hydraulically placed fill materials calciumfluoride (fluorspar) mine tailings from Glebe Mine Chesterfield Derbyshire and pulverized fuel ash (PFA) fromSkelton Grange Leeds West Yorkshire These materials were selected as representing two extremes of particleshape angular and rounded Due to the very loose nature of the deposits it was not possible to recover evennotionally undisturbed samples for testing therefore water pluviation of either initially dry material or slurrywas used to prepare samples for consolidation and triaxial testing

BACKGROUND

Interest in the geotechnical behavior of hydraulic fills may be broadly categorized as design and optimiza-tion of production and impoundment sites environmental impact and environmental risks of impoundments(including embankment safety) hydrogeological issues and site reuse These materials are typically of silt sizeDifficulty in investigating the geotechnical properties of hydraulic fills lies also in their heterogeneity Variationsover time arise due to changes in the mineral composition of the parent rock the minerals being extracted andthe methods of separation (crushing grinding use of surfactants etc) In addition the type of slurry deposi-tion (single point discharge or multiple point discharge) influences spatial variations within the impoundmentThis variability will affect the analysis of one site but also makes comparison between sites very difficult

The geotechnical properties of several different types of tailings can be found in the literature includingalumina red mud copper tailings (Qiu and Sego 2001) gold tailings (Stone et al 1994) and bauxite (Con-soli and Sills 2000) These papers focus on consolidation characteristics hydraulic conductivity and liquefac-

tion susceptibility due to their importance in impoundment design

The study of the engineering characteristics of PFA as a general fill can be traced back to the work on theuse of PFA as an embankment material by Raymond (1958) and Knight (1960) McLaren and DiGioia (1987)Gray and Lin (1972) Leonards and Bailey (1982) Martin et al (1990) Toth et al (1988) Parylak (1992)Okumura et al (1996) and Trivedi and Sud (1999b) also describe the use and engineering properties of PFAThere has also been work on the collapse behaviour of loose PFA deposits (Henau and Thijs 1985 Trivediand Sud 1999a)

It can be very difficult to take undisturbed samples of hydraulically placed fill because any disturbance(including stress relief at the bottom of a cased borehole) can lead to strength loss in loose non-cohesive de-

posits and instability of the base of any borehole Where the fill is very loose it is impossible to recover evennotionally undisturbed samples for laboratory testing which can hinder the correct characterization of suchdeposits Correlation between field and laboratory tests has been attempted to overcome this limitation egseismic cone penetration testing (SCPT) by Woeller et al (1996) piezocone testing by Davies (1999) andcone penetration testing (CPT) by Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (in press) Another approachto this difficulty has been to calibrate theoretical numerical models using either centrifugal model tests (Stone

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21CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

et al 1994) or field studies (Consoli and Sills 2000) Theoretical modeling studies using large strain conso-lidation theory have been conducted by Cargill (1984) and Seneviratne et al (1996)

Hydraulically placed fills and embankments are susceptible to liquefaction under monotonic or cyclic loads

(see eg Fourie et al 2000 Ishihara 1993) As generally defined liquefaction is a sudden loss of shearstrength due to a rapid increase in pore water pressure The study of liquefaction phenomena in sands hasbeen extensive and there are a variety of empirical and theoretical approaches to assess liquefaction potential(Ng et al 2004 Verdugo and Ishihara 1996) However there has been less research on the effect of finesin the liquefaction process and on the study of this phenomenon for silty or clayey soils Finn et al (1994) at-tempt to summarise the effects of fines content on liquefaction resistance for both non-plastic and plastic finegrained soils According to their guidelines for non-plastic fines there is an increase in liquefaction resistancefor a silty sand compared to clean sand with same normalized standard penetration resistance (N1)60 thereis a decrease in liquefaction resistance with increasing fines content for materials with same gross void ratioand materials with the same void ratio in the sand skeleton have the same liquefaction resistance For the caseof plastic fines the modified Chinese criteria (after Finn et al op cit) suggest that soils that satisfy all fourrequirements ie

bull finer than 0005 mm le 10bull Liquid limit le 36bull Natural water contentge 092 LLbull Liquidity index IL le 07

are susceptible to liquefaction Yamamuro and Lade (1998) suggest that unlike the behaviour of cleansands where susceptibility to liquefaction increases with confining stress the liquefaction resistance of siltysands can initially increase with confining stress This is attributed to the silt particles producing meta-stablestructures at low confining stress Thevanayagam (1998) suggest a categorisation of behaviour of silty sandswith varying degrees of fines to which different structures and grain to grain contact may lead to different un-drained behaviours including limited instability and even liquefaction Guo and Prakash (1999) suggest thatsoil fabric and aging seem to slow down pore pressure generation and that a higher percent of plastic finesmay increase the liquefaction resistance of silty soils

SITE AND MATERIAL DESCRIPTION

Glebe Mine Tailings

Fluorspar (calcium fluoride) is the only major source of fluorine and is also used in the production of a wide

range of industrial products such as pharmaceuticals glass plastics (Notholt 1971) Glebe Mine is locatedin Stoney Middleton near Chesterfield Derbyshire Operations on site consist of fluorspar mining processingand tailings disposal

Fluorspar extraction is undertaken by crushing the parent rock which is then processed as a slurry so thatdifferent minerals can be separated gravimetrically using detergents The resulting tailings are mainly compo-sed of barites (40) limestone (33) and silica (25) A summary of the Geotechnical properties of Glebe

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22 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Mine tailings is given in Table 1 A scanning electron micrograph (SEM) is shown in Figure 1a which showsoccasional subangular coarse particles and the predominantly angular and plate-like finer particles (D50=4m)

The active disposal lagoon at the site is sub-divided with one half being used as an active sluicing pond

while the partially dewatered tailings are being recovered from the other half The excavated material is used asback-fill within the active open cast mine This releases lagoon capacity and creates a sustainable waste cycle atthe mine The bulk remoulded tailings samples used in this study were taken from the latter area of the lagoon

Skelton Grange PFA

PFA or fly-ash is a waste from pulverized coal combustion for electricity generation It is the fine residuethat is collected by mechanical or static precipitators PFA is often transported locally by producing a water-based slurry which is pumped into sedimentation lagoons for disposal Once in the lagoon the PFA quicklysettles out to form a particulate mass while the water drains away PFA particles are typical spherical rangingin diameter from gt1m to 150m and due to the rapid cooling of the flue gases consist primarily of non-crystalline particles or glasses (about 80) and only a small amount of crystalline material (Cabrera et al1986) An SEM image of Skelton Grange PFA is shown in Figure 1b where the mainly spherical particles canbe observed Amorphous particles in Figure 1b are assumed to be unburned carbon

For this study PFA was obtained from the Skelton Grange lagoons in Leeds West Yorkshire where a landfillis currently being constructed over the 50 m deep PFA lagoon Details of the site and previous field investiga-tions are included in Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (2005) Figure 2 shows an aspect of theSkelton Grange Landfill Site where PFA is the underlying strata and the embankment material and of Glebemine tailings lagoon

Figure 1 SEM images of (a) Glebe Mine Tailings and (b) Skelton Grange PFA

(a) (b)

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23CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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24 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

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25CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

~ ~

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26 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

~

~

~

~

~

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27CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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28 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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30 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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34 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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35CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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36 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

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LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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21CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

et al 1994) or field studies (Consoli and Sills 2000) Theoretical modeling studies using large strain conso-lidation theory have been conducted by Cargill (1984) and Seneviratne et al (1996)

Hydraulically placed fills and embankments are susceptible to liquefaction under monotonic or cyclic loads

(see eg Fourie et al 2000 Ishihara 1993) As generally defined liquefaction is a sudden loss of shearstrength due to a rapid increase in pore water pressure The study of liquefaction phenomena in sands hasbeen extensive and there are a variety of empirical and theoretical approaches to assess liquefaction potential(Ng et al 2004 Verdugo and Ishihara 1996) However there has been less research on the effect of finesin the liquefaction process and on the study of this phenomenon for silty or clayey soils Finn et al (1994) at-tempt to summarise the effects of fines content on liquefaction resistance for both non-plastic and plastic finegrained soils According to their guidelines for non-plastic fines there is an increase in liquefaction resistancefor a silty sand compared to clean sand with same normalized standard penetration resistance (N1)60 thereis a decrease in liquefaction resistance with increasing fines content for materials with same gross void ratioand materials with the same void ratio in the sand skeleton have the same liquefaction resistance For the caseof plastic fines the modified Chinese criteria (after Finn et al op cit) suggest that soils that satisfy all fourrequirements ie

bull finer than 0005 mm le 10bull Liquid limit le 36bull Natural water contentge 092 LLbull Liquidity index IL le 07

are susceptible to liquefaction Yamamuro and Lade (1998) suggest that unlike the behaviour of cleansands where susceptibility to liquefaction increases with confining stress the liquefaction resistance of siltysands can initially increase with confining stress This is attributed to the silt particles producing meta-stablestructures at low confining stress Thevanayagam (1998) suggest a categorisation of behaviour of silty sandswith varying degrees of fines to which different structures and grain to grain contact may lead to different un-drained behaviours including limited instability and even liquefaction Guo and Prakash (1999) suggest thatsoil fabric and aging seem to slow down pore pressure generation and that a higher percent of plastic finesmay increase the liquefaction resistance of silty soils

SITE AND MATERIAL DESCRIPTION

Glebe Mine Tailings

Fluorspar (calcium fluoride) is the only major source of fluorine and is also used in the production of a wide

range of industrial products such as pharmaceuticals glass plastics (Notholt 1971) Glebe Mine is locatedin Stoney Middleton near Chesterfield Derbyshire Operations on site consist of fluorspar mining processingand tailings disposal

Fluorspar extraction is undertaken by crushing the parent rock which is then processed as a slurry so thatdifferent minerals can be separated gravimetrically using detergents The resulting tailings are mainly compo-sed of barites (40) limestone (33) and silica (25) A summary of the Geotechnical properties of Glebe

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22 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Mine tailings is given in Table 1 A scanning electron micrograph (SEM) is shown in Figure 1a which showsoccasional subangular coarse particles and the predominantly angular and plate-like finer particles (D50=4m)

The active disposal lagoon at the site is sub-divided with one half being used as an active sluicing pond

while the partially dewatered tailings are being recovered from the other half The excavated material is used asback-fill within the active open cast mine This releases lagoon capacity and creates a sustainable waste cycle atthe mine The bulk remoulded tailings samples used in this study were taken from the latter area of the lagoon

Skelton Grange PFA

PFA or fly-ash is a waste from pulverized coal combustion for electricity generation It is the fine residuethat is collected by mechanical or static precipitators PFA is often transported locally by producing a water-based slurry which is pumped into sedimentation lagoons for disposal Once in the lagoon the PFA quicklysettles out to form a particulate mass while the water drains away PFA particles are typical spherical rangingin diameter from gt1m to 150m and due to the rapid cooling of the flue gases consist primarily of non-crystalline particles or glasses (about 80) and only a small amount of crystalline material (Cabrera et al1986) An SEM image of Skelton Grange PFA is shown in Figure 1b where the mainly spherical particles canbe observed Amorphous particles in Figure 1b are assumed to be unburned carbon

For this study PFA was obtained from the Skelton Grange lagoons in Leeds West Yorkshire where a landfillis currently being constructed over the 50 m deep PFA lagoon Details of the site and previous field investiga-tions are included in Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (2005) Figure 2 shows an aspect of theSkelton Grange Landfill Site where PFA is the underlying strata and the embankment material and of Glebemine tailings lagoon

Figure 1 SEM images of (a) Glebe Mine Tailings and (b) Skelton Grange PFA

(a) (b)

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23CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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24 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

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25CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

~ ~

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26 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

~

~

~

~

~

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27CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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28 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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30 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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31CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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34 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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35CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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36 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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22 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

Mine tailings is given in Table 1 A scanning electron micrograph (SEM) is shown in Figure 1a which showsoccasional subangular coarse particles and the predominantly angular and plate-like finer particles (D50=4m)

The active disposal lagoon at the site is sub-divided with one half being used as an active sluicing pond

while the partially dewatered tailings are being recovered from the other half The excavated material is used asback-fill within the active open cast mine This releases lagoon capacity and creates a sustainable waste cycle atthe mine The bulk remoulded tailings samples used in this study were taken from the latter area of the lagoon

Skelton Grange PFA

PFA or fly-ash is a waste from pulverized coal combustion for electricity generation It is the fine residuethat is collected by mechanical or static precipitators PFA is often transported locally by producing a water-based slurry which is pumped into sedimentation lagoons for disposal Once in the lagoon the PFA quicklysettles out to form a particulate mass while the water drains away PFA particles are typical spherical rangingin diameter from gt1m to 150m and due to the rapid cooling of the flue gases consist primarily of non-crystalline particles or glasses (about 80) and only a small amount of crystalline material (Cabrera et al1986) An SEM image of Skelton Grange PFA is shown in Figure 1b where the mainly spherical particles canbe observed Amorphous particles in Figure 1b are assumed to be unburned carbon

For this study PFA was obtained from the Skelton Grange lagoons in Leeds West Yorkshire where a landfillis currently being constructed over the 50 m deep PFA lagoon Details of the site and previous field investiga-tions are included in Cousens and Stewart (2003) and Stewart et al (2005) Figure 2 shows an aspect of theSkelton Grange Landfill Site where PFA is the underlying strata and the embankment material and of Glebemine tailings lagoon

Figure 1 SEM images of (a) Glebe Mine Tailings and (b) Skelton Grange PFA

(a) (b)

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23CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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24 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

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25CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

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26 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

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27CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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28 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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30 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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31CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

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LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

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Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

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UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

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Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

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Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

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AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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23CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

Although in previous investigations this material was catalogued as a low plasticity silt (Stewart et al2005) the material used in this investigation was classified as non-plastic silt Skelton grange PFA is classifiedas type F (low carbonate) according to BS-BN450 A summary of PFA characteristics is included in Table 1

Figure 2 Photograph of (a) Skelton Grange Site Leeds UK November 2005 (b) Discharge lagoon (active) on Glebe Mine Chesterfield UK April

2003 (reproduced from Charles-Cruz 2007)

Table 1 Material Properties

emax determined by water sedimentation other tests conducted in accordance with BS1377(1990) Parts 2 amp4

(a) (b)

PL LL

Gs D50

(m)D60 D10 Fines Con-

tent ()emin emax emax Morphology

Glebe Tailings 209 232 290 4 40 40 051 138 138 Angular flakesSkelton Grange

PFANP 414 230 15 7 5 055 098 162 Spherical or

rounded

EXPERIMENTAL METHODS

All testing was conducted at 21+1ordmC Classification consolidation undrained and drained triaxial stren-gth tests were performed generally in accordance with BS1377(1990) sections 2 4 7 and 8 respectively

However minor variations from the standard procedures were necessary for the consolidation and shear testsso that the very high void ratios found in hydraulic fills could be replicated using an appropriate depositionprocess during sample preparation

Triaxial compression tests were conducted in standard Wykeham Farrance 38mm triaxial cells equippedwith 3kN submersible load cells and ldquoImperial Collegerdquo type volume change units measuring the change incell fluid volume The accuracy of individual measurements are estimated to be +1 kPa for pressure +1 kPa

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24 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

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25CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

~ ~

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26 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

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~

~

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27CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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28 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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30 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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44 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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24 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

deviator stress +0005 mm for displacement +0025ml for volume change Hence the accuracy of the axialand volumetric strain measurements is better than +003

Sample preparation was by sedimentation (See Figure 3) A rubber membrane was attached to the pedes-

tal and surrounded by a 38 mm split-mould secured with a rubber band Instead of adopting the commonpractice of rolling the membrane back onto the mould a short 54mm ID metal tube was inserted inside themembrane to sit about 5mm above the top of the mould Subsequently a 15 cm long plastic extension tubewas inserted through the metal tube to lightly contact the split mould and make a perfectly adequate water sealagainst the short length of exposed membrane

To avoid size segregation problems that can occur with incremental water pluviation (Vaid et al 1999)samples were prepared as a slurry with a moisture content of ~52 This was shaken and rapidly poured intothe mould and allowed to settle The volume of slurry required for the correct sample height was found by

trial and error Then the cap was very carefully placed and initially fixed by a thin rubber band so that a smallsuction could be applied (~10kPa) When the suction had been applied for approximately 20 minutes spe-cimens were sufficiently stable for rubber O-rings to be placed on top-cap Full width drainage was providedat the bottom of the specimen and side drains were used with Glebe tailings Trials with other sample sedi-mentation techniques demonstrated that this was the most appropriate for preparing loose triaxial specimensof the materials tested in this study Suetsugu et al (2000) used a similar procedure to prepare loose PFAspecimens for triaxial testing

Figure 3 Schematic of triaxial sample preparation procedure (reproduced from Charles-Cruz 2007)

-

-

-

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25CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

~ ~

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26 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

~

~

~

~

~

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27CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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28 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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30 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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34 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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36 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

1 Aparicio-Mijares F J (1996) Fundamentos de Hidrologiacutea de Superficie Limusa Noriega Editores Meacutexico

2 Bell F-C ldquoGeneralized Rainfall-Duration-Frequency Relationshipsrdquo proc ASCE Journal of Hydraulics Div Vol 95 No HY1 311-327 19693 Campos-Aranda D F (1998) Procesos del ciclo hidroloacutegico Editorial Universitaria Potosina Meacutexico tercera reimpresioacuten

4 ChenC-L ldquoRainfall Intensity-duration-frequency formulasrdquo Proc ASCE Journal of Hydraulic Engineering Vol 109 No 12 paper No 184411603-1621 1983

5 Chow V T Maidment D R Mays L W (1994) Hidrologiacutea Aplicada McGraw Hill Interamericana Colombia

6 Escalante-Sandoval C A Reyes-Chaacutevez L (2002) Teacutecnicas Estadiacutesticas en Hidrologiacutea Facultad de Ingenieriacutea UNAM Meacutexico

7 Goswami A C ldquoShort Duration Rainfall Depth-Duration-Frequency Map of Indiardquo Proc of the second International Symposium in HydrologicData Fort Collins Co USA 48-59 1972

8 Gumbel E-J (1958) Statistics of Extremes Columbia Univ Press

9 IMTA 2000 Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica (ERIC II) Instituto Mexicano de Tecnologiacutea del Agua Meacutexico

10 Sivapalan M Bloumlschl G ldquoTransformation of point rainfall to aerial rainfall Intensity-duration-frecuency curvesrdquo Journal of Hydrology 204150-167 1998

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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44 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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25CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

Specimen dimensions were measured after removing the mould After testing the final void ratio was cal-culated from specimen dry weight and initial geometry accounting for volume change during testing

Specimen saturation was increased by using a back pressure A cell pressure lower that the intended minor

principal stress was applied to the specimen and then the cell pressure and backpressure were slowly raisedtogether until the desired back-pressure was applied These pressures were maintained until an acceptableB-value was measured (99 and 80 for undrained and drained tests respectively) After saturation thespecimens were isotropically consolidated to the desired effective stress Once consolidation was completethe samples were axially compressed using strain rates of 1 and 016 per minute for the undrained anddrained tests respectively

The void ratio of PFA specimens prepared for consolidation and shear testing significantly exceeded themaximum void ratio measured by the method specified in BS1377(1990) Part 44 Since the principal di-fference is that the standard test employs air sedimentation it was repeated using water sedimentation (themeasuring cylinder was completely filled with water) The result is reported as emax in table 1

RESULTS

Triaxial Testing

CD Triaxial tests

Table 2 reports the results of the drained triaxial tests The relative density values of the Glebe specimens(031 029 038) indicates that they were all quite loose Thus the maximum angle of shearing resistanceshould approximate to the critical state friction angle suggesting that the angular Glebe tailings have a rela-tively high crit value of about 36ordm The relative densities of the two PFA specimens (026 093) are repre-sentative of a loose and dense state The former test suggests that the PFA has a critical state friction angle ofaround 34ordm (although the specimen was still compressing slightly at failure)

zFigure 4 shows the triaxial data plotted following the convention of Rowe (1962) using axes of stress ratio

and rate of dilatancy Rowe proposed that failure is governed by the equation

1rsquo 3rsquo = tan2(45ordm-f 2)(1-d d1) (1)

where f~

crit for loose materials where failure is associated with turbulent shear but f~

for denser

materials where particle sliding is dominant at failure Figure 4 indicates that failure of loose PFA specimen isassociated with turbulent shear mobilising crit=36ordm whereas that of the dense PFA specimen is associatedparticle sliding mobilising

=29ordm Failure of Glebe specimen GM-D4 (e=113 ID=029) seems to be

associated with turbulent shear mobilising crit=36ordm but the modes of failure of Glebe specimens GM-D2

and GM-D11 (e=111 and 105 corresponding to ID=031 and 038) are unclear possibly representinga transition between particle sliding and turbulent shear

CU Triaxial tests

Table 3 reports the results of the undrained triaxial tests These specimens were intended to be loose theGlebe specimens had relative densities of 048 and 054 but the PFA specimens had relative densities of

~ ~

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26 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

~

~

~

~

~

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27CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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28 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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30 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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31CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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34 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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35CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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36 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

1 Aparicio-Mijares F J (1996) Fundamentos de Hidrologiacutea de Superficie Limusa Noriega Editores Meacutexico

2 Bell F-C ldquoGeneralized Rainfall-Duration-Frequency Relationshipsrdquo proc ASCE Journal of Hydraulics Div Vol 95 No HY1 311-327 19693 Campos-Aranda D F (1998) Procesos del ciclo hidroloacutegico Editorial Universitaria Potosina Meacutexico tercera reimpresioacuten

4 ChenC-L ldquoRainfall Intensity-duration-frequency formulasrdquo Proc ASCE Journal of Hydraulic Engineering Vol 109 No 12 paper No 184411603-1621 1983

5 Chow V T Maidment D R Mays L W (1994) Hidrologiacutea Aplicada McGraw Hill Interamericana Colombia

6 Escalante-Sandoval C A Reyes-Chaacutevez L (2002) Teacutecnicas Estadiacutesticas en Hidrologiacutea Facultad de Ingenieriacutea UNAM Meacutexico

7 Goswami A C ldquoShort Duration Rainfall Depth-Duration-Frequency Map of Indiardquo Proc of the second International Symposium in HydrologicData Fort Collins Co USA 48-59 1972

8 Gumbel E-J (1958) Statistics of Extremes Columbia Univ Press

9 IMTA 2000 Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica (ERIC II) Instituto Mexicano de Tecnologiacutea del Agua Meacutexico

10 Sivapalan M Bloumlschl G ldquoTransformation of point rainfall to aerial rainfall Intensity-duration-frecuency curvesrdquo Journal of Hydrology 204150-167 1998

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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44 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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26 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

021 025 055 057 061 and 071 Thus some of the PFA specimens should be regarded as moderatelydense (although there is some uncertainty about the maximum void ratio for the PFA)

The stress-paths in the undrained triaxial tests are shown in Figure 5a The stress-paths followed by the

two Glebe tailings specimens are typical of undrained response of loose sands and silts (Yamamuro and Lade1998) They start nearly vertical but increasingly curve back towards the q-axis due to rapidly increasing porewater pressure In one test the stress path curves over with q decreasing slightly while p` decreases rapidly (thestress ratio when dqdp`=0 is given as flat in table 4 and is equivalent to 20ordm) At a moderately high stressratio the stress-paths double back (due to decreasing pore water pressure) towards the direction of increasingq and prsquo and approach a critical state stress ratio asymptotically The stress ratio when the stress-path doublesback is given as elbow in table 2 and was equivalent to 27ordm in both tests

Test ID eo

ID

Cell pressure(kPa)

Back pressure(kPa)

(1-3)f(kPa)

(1

)f()

(

)f()

(-d

d1

)f

peak

GM-D2GM-D4

GM-D11

111113105

031029038

405303250

199151150

650388313

9059

160

102000

008-009008

377ordm340ordm376ordm

Table 2 Details of the consolidated drained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the emax (water sedimentation)

The stress-paths followed by the PFA specimens are similar to those followed by the Glebe tailings Howe-

ver the principle difference is that although both materials appear to have a critical state friction angle around36ordm flat is equivalent to 28ordm and elbow to 31ordm for the PFA These are considerably higher than thestress ratios at equivalent points in the tests on Glebe tailings

With both materials the axial strain required to mobilise flat is relatively small (around 1) but more stra-in occurs as prsquo decreases (typically (1)elbow

5) Larger strains arise as the materials work-harden towards acritical state The end point of the stress-paths shown in Figure 5 is where non-uniform sample deformationstarted to produced erratic data

DISCUSSION

The hydraulic method of disposal of fine materials can result in very loose deposits The preparation of very loose test specimens especially triaxial specimens was very difficult as immediately after sedimentationthe samples are very sensitive to disturbance and readily collapse Deposits in the field often settle throughrelatively large bodies of water and may have a looser structure than that produced by the techniques descri-bed here although they may be subject to external vibration which will affect the structure Also sedimentedmaterial in the field may be affected by slumping or flow slides which will affect the final structure

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27CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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28 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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31CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

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UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

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Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

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El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

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Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

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29-nov 3-dic

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Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

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SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

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AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

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Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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27CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two materials respond differently to deposition through water rather than air With air pluviation emaxis achieved by using high deposition rates and low heights of fall (Kolbuszewski 1948) High void ratios resultfrom the low kinetic energy of the particles and from individual particles not having the freedom to move toa closer packed structure due to the restricting effect of adjacent particles With water pluviation particles

will tend to a limiting settling velocity generally lower than in air which is a function of shape size and mass

Figure 4 Consolidated drained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

Table 3 Details of the consolidated undrained triaxial tests

The relative density ID of the PFA specimens has been calculated using the e

max (water sedimentation)

(a) (b)

Test ID eo ID Effective Consolida-tion Stress (kPa)

flat

elbow

max

(1)flat

()(

1)

elbow()

(1)

max()

GM-U1GM-U2

096091

048054

193382

-077

107109

141136

-08

4929

200179

PFA-U2PFA-U4PFA-U6PFA-U9

PFA-U11PFA-U12

103135139100096085

055025021057061071

39523949

14714953

102119108

-110098

134137117119134107

146147158146172169

152508

-1114

518956165423

14314283

10010050

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28 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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30 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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34 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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35CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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36 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

1 Aparicio-Mijares F J (1996) Fundamentos de Hidrologiacutea de Superficie Limusa Noriega Editores Meacutexico

2 Bell F-C ldquoGeneralized Rainfall-Duration-Frequency Relationshipsrdquo proc ASCE Journal of Hydraulics Div Vol 95 No HY1 311-327 19693 Campos-Aranda D F (1998) Procesos del ciclo hidroloacutegico Editorial Universitaria Potosina Meacutexico tercera reimpresioacuten

4 ChenC-L ldquoRainfall Intensity-duration-frequency formulasrdquo Proc ASCE Journal of Hydraulic Engineering Vol 109 No 12 paper No 184411603-1621 1983

5 Chow V T Maidment D R Mays L W (1994) Hidrologiacutea Aplicada McGraw Hill Interamericana Colombia

6 Escalante-Sandoval C A Reyes-Chaacutevez L (2002) Teacutecnicas Estadiacutesticas en Hidrologiacutea Facultad de Ingenieriacutea UNAM Meacutexico

7 Goswami A C ldquoShort Duration Rainfall Depth-Duration-Frequency Map of Indiardquo Proc of the second International Symposium in HydrologicData Fort Collins Co USA 48-59 1972

8 Gumbel E-J (1958) Statistics of Extremes Columbia Univ Press

9 IMTA 2000 Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica (ERIC II) Instituto Mexicano de Tecnologiacutea del Agua Meacutexico

10 Sivapalan M Bloumlschl G ldquoTransformation of point rainfall to aerial rainfall Intensity-duration-frecuency curvesrdquo Journal of Hydrology 204150-167 1998

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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44 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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28 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

The water sedimentation technique used to find emax has a large flow rate with a small height of fall and soindividual particle freedom to move to a closer packing will have been restricted Using a water sedimentationmethod compared to air sedimentation emax for PFA is 162 compared to 098 whereas for the Glebe Minetailings the value is unchanged at 138 The lower specific gravity of the PFA may account for the large effect

of water sedimentation on the PFA but the reason for the unchanged e max value for Glebe Mine tailings isunclear

The results of the drained triaxial tests suggests that the majority of the samples behaved in a loose fashiontending to give a maximum mobilised angle of friction equal to the critical state angle although the strainsnecessary to achieve this may be quite large The behaviour of a soil depends on its packing and state of stressBolton (1986) proposed a relative dilatancy index IR

IR = ID(Qndash ln prsquo) ndash 1

where prsquo is the stress at failure The parameter Q (taken as 10 for quartz and feldspar sands) is related tothe mean effective stress required to suppress dilatancy and is a function of the crushing strength of the par-ticles (McDowell and Bolton 1998) Bolton used IR to account for the effect of stress on the measured angleof friction and the maximum rate of dilation and for triaxial compression proposed that

max -crit = 3IR deg

(-d d1)max = 03IR

Table 5 reports IR values for the drained triaxial tests together with predicted values of max -crit and (-d

d1)max

assuming Q=10 Comparison between the values reported in tables 3 and 5 indicates that both thepeak angle of friction and rate of dilation are under-estimated by equations (3) This may indicated that a valueof Q of 10 is inappropriately high for the materials tested in this programme

Figure 5 Consolidated undrained triaxial data for (a) Glebe Mine tailings and (b) Skelton Grange PFA

(2)

(3a)

(3b)

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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30 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

REFERENCES

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31CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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44 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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29CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

The two undrained Glebe tailing specimens had similar relative densities but one (e=091) showed tem-

porary instability during undrained loading whilst the other exhibited marginally stable behaviour Howeverwith just two specimens tested the fact that the sample subjected to the higher effective stress was less stableis not conclusive Most of the PFA specimens showed temporary instability during undrained loading Thegreatest degree of instability (in terms of reduction in shear stress) was exhibited by specimens PFA-U6 andPFA-U11 where the stress ratio actually reduced slightly during instability With the exception of PFA-U12(which was relatively dense) these were the PFA tests where the effective stress was lowest at the onset ofinstability It is interesting to note but no inference is drawn from the fact that the stress ratio at the onsetof instability in PFA is approximately equal to the stress ratio for ldquoparticle slidingrdquo in drained loading In allthe undrained tests the maximum stress ratio approximates to critical state However no apparent correla-tion among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests are foundwith the drained tests stress paths observed These limited undrained test results appear to indicate that

Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) in undrained response may explain the behaviour ob-served rather than Yamamuro and Ladersquos concept of lsquoreverse behaviourrsquo Further research of samples with varying degrees of fines content is desirable

CONCLUSIONS

It is difficult to measure the maximum void ratio of silt sized materials and particularly PFA It is thus diffi-cult to calculate absolute values of relative density However trends in peak and the maximum rate of dilationduring drained loading correlate with dilatancy index although numerical values using Boltonrsquos relationshipsare over-predicted

The limited undrained triaxial data show that these materials display varying degrees of instability depen-dent on stress level with the pattern possibly influenced by particle shape and size distribution No apparentcorrelation among the different values of (ie corresponding to flat or elbow ) defined in undrained tests arefound with the drained tests stress paths observed Further research of samples with varying degrees of finescontent is desirable in order to investigate if Thevanayagamrsquos effect of fines (Thevanayagam 1998) may ex-plain the behaviour observed or if Yamamuro and Lade (1998) concept is applicable

Test ID ID prsquof

(kPa)IR

Predicted

max-crit

Predicted

(-d d1)max

GM-D2GM-D4GM-D11

031029038

423281204

023026078

07deg08deg23deg

007008023

PFA-D1PFA-D3

026093

279299

014300

04deg90deg

004090

Table 5 Predictions based on IR

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30 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

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31CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

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38 Yamamuro JA and Lade PV 1998 Steady-state concepts and static liquefaction of silty sands J Geotech and Geoenv Eng 124(9)868-877

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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35CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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36 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

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4 ChenC-L ldquoRainfall Intensity-duration-frequency formulasrdquo Proc ASCE Journal of Hydraulic Engineering Vol 109 No 12 paper No 184411603-1621 1983

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

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3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

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10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

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LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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30 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

STABILITY CHARACTERISTICS OF HYDRAULICALLY PLACED MINE TAILINGS ANDPOWER STATION FLY ASH

ACKNOWLEDGEMENTS

This research is part of the PhD Thesis work of the author which was sponsored by the Mexican Ministryof Education (SEP by its Spanish initials) under the PROMEP Programme Various portions of this work have

been presented in the 5th INTERNATIONAL CONGRESS OF ENVIRONMENTAL GEOTECHNICS CardiffUK 2006 and in the 12th INTERNATIONAL CONGRESS OF COMPUTATIONAL GEOMECHANICS GoaIndia 2008

REFERENCES

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10 Gray DH and Lin YK 1972 Eng Properties of Compacted Fly Ash ASCE J Soil Mech and Found Div 98(4) 361-38011 Guo T and Prakash S 1999 Liquefaction of Silts and Silt-Clay Mixtures J Geotech and Geoenv Eng 125(8) 706-710

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31CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

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Balkema Rotterdam

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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34 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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35CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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36 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

1 Aparicio-Mijares F J (1996) Fundamentos de Hidrologiacutea de Superficie Limusa Noriega Editores Meacutexico

2 Bell F-C ldquoGeneralized Rainfall-Duration-Frequency Relationshipsrdquo proc ASCE Journal of Hydraulics Div Vol 95 No HY1 311-327 19693 Campos-Aranda D F (1998) Procesos del ciclo hidroloacutegico Editorial Universitaria Potosina Meacutexico tercera reimpresioacuten

4 ChenC-L ldquoRainfall Intensity-duration-frequency formulasrdquo Proc ASCE Journal of Hydraulic Engineering Vol 109 No 12 paper No 184411603-1621 1983

5 Chow V T Maidment D R Mays L W (1994) Hidrologiacutea Aplicada McGraw Hill Interamericana Colombia

6 Escalante-Sandoval C A Reyes-Chaacutevez L (2002) Teacutecnicas Estadiacutesticas en Hidrologiacutea Facultad de Ingenieriacutea UNAM Meacutexico

7 Goswami A C ldquoShort Duration Rainfall Depth-Duration-Frequency Map of Indiardquo Proc of the second International Symposium in HydrologicData Fort Collins Co USA 48-59 1972

8 Gumbel E-J (1958) Statistics of Extremes Columbia Univ Press

9 IMTA 2000 Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica (ERIC II) Instituto Mexicano de Tecnologiacutea del Agua Meacutexico

10 Sivapalan M Bloumlschl G ldquoTransformation of point rainfall to aerial rainfall Intensity-duration-frecuency curvesrdquo Journal of Hydrology 204150-167 1998

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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44 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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31CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CA Charles-Cruz

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22 Okumura T et al 1996 Geotechnical properties of fresh coal ashes from thermal power plants 2nd Int Conf on Environ Geotech Lisbonpp 869-874

23 Parylak K 1992 Influence of Particle Structure o Properties of Fly Ash and Sand ASCE GSP30 pp 1031-1041

24 Qiu Y and Sego DC 2001 Laboratory Properties of Mine Tailings Can Geotech J 38 183-190

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26 Rowe PW 1962 The stress-dilatancy relation for staic equilibrium of an assembly of particles in contact Proc Roy Soc Lond A 269500-527

27 Seneviratne NH et al 1996 Numerical modelling of consolidation and evaporation of slurried mine tailings Int J Numand Anal Methodsin Geomech 20(9) 647-671

28 Stewart DI et al 2005 The interpretation of CPT data from hydraulically placed pfa Eng Geology

29 Stone KJL et al 1994 Evaluation of consolidation behavior of mine tailings ASCE J Geotech Eng 120(3) 473-49030 Suetsugu D et al 2000 Mechanical property of submerged coal fly ash In Nakase and Tsuchida (Editors) Coastal Geotech Eng in Practice

Balkema Rotterdam

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32 Toth PS et al 1988 Coal ash as structural fill with special reference to Ontario experience Can Geotech J 25 694-704

33 Trivedi A and Sud VK 1999a Collapse Behavior of Coal Ash J Geotech and Geoenv Eng Vol 130(4) 403-415

34 Trivedi A and Sud VK 1999b Grain characteristics and engineering properties of coal ash Granular Matter 4 93-101

35 Vaid YP et al 1999 Influence of Specimen-Reconstituting Method on the Undrained Response of Sand ASTM Geotech Testing J 22(3)187-195

36 Verdugo R and Ishihara K 1996 The steady state of sandy soils Soils and Found 36(2) 81-9137 Woeller DJ et al 1996 Seismic cone penetration testing for evaluating the compressibility and liquefaction potential of mine tailings 3rd

Int Conf on Tailings and Mine Waste pp 101

38 Yamamuro JA and Lade PV 1998 Steady-state concepts and static liquefaction of silty sands J Geotech and Geoenv Eng 124(9)868-877

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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34 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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36 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

1 Aparicio-Mijares F J (1996) Fundamentos de Hidrologiacutea de Superficie Limusa Noriega Editores Meacutexico

2 Bell F-C ldquoGeneralized Rainfall-Duration-Frequency Relationshipsrdquo proc ASCE Journal of Hydraulics Div Vol 95 No HY1 311-327 19693 Campos-Aranda D F (1998) Procesos del ciclo hidroloacutegico Editorial Universitaria Potosina Meacutexico tercera reimpresioacuten

4 ChenC-L ldquoRainfall Intensity-duration-frequency formulasrdquo Proc ASCE Journal of Hydraulic Engineering Vol 109 No 12 paper No 184411603-1621 1983

5 Chow V T Maidment D R Mays L W (1994) Hidrologiacutea Aplicada McGraw Hill Interamericana Colombia

6 Escalante-Sandoval C A Reyes-Chaacutevez L (2002) Teacutecnicas Estadiacutesticas en Hidrologiacutea Facultad de Ingenieriacutea UNAM Meacutexico

7 Goswami A C ldquoShort Duration Rainfall Depth-Duration-Frequency Map of Indiardquo Proc of the second International Symposium in HydrologicData Fort Collins Co USA 48-59 1972

8 Gumbel E-J (1958) Statistics of Extremes Columbia Univ Press

9 IMTA 2000 Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica (ERIC II) Instituto Mexicano de Tecnologiacutea del Agua Meacutexico

10 Sivapalan M Bloumlschl G ldquoTransformation of point rainfall to aerial rainfall Intensity-duration-frecuency curvesrdquo Journal of Hydrology 204150-167 1998

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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44 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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32 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROSPLUVIOMEacuteTRICOS

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL Ciudad Universitaria San Nicolaacutes de Los Garza Nuevo Leoacuten Meacutexico victorguerrauanledumxaferrinoprodigynetmx

RESUMEN

Las Curvas de Intensidad Duracioacuten Periacuteodo de Retorno mejor conocidas como curvas I-D-Tr representan una forma conjunta de las tres variables conlas cuales se define la lluvia y son indispensables en el dimensionamiento de estructuras hidraacuteulicas tales como canales puentes alcantarillas bordosdrenajes pluviales urbanos determinacioacuten de los niveles de inundacioacuten en las maacutergenes de los riacuteos etc En el presente trabajo se construyen las curvasI-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE (Nuevo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos pluviomeacutetricos Los resultados muestran que parauna duracioacuten de 30 minutos y un Tr = 20 antildeos la intensidad es de 85 mmh

Palabras Clave Curvas I-D-Tr Tormenta de disentildeo Periacuteodo de retorno Drenaje urbano

INTRODUCCION

Debido al gran problema que generan las inundaciones en las ciudades el desalojo seguro y eficiente delagua pluvial debe realizarse mediante estructuras hidraacuteulicas correctamente dimensionadas Para el dimensio-namiento de estas estructuras es necesario contar con una tormenta de disentildeo la cual debe estar asociada auna probabilidad de ocurrencia (por ejemplo la probabilidad de que se iguale o exceda por lo menos una vezen el periacuteodo de tiempo considerado) La relacioacuten de la intensidad de la lluvia con su duracioacuten y su probabi-lidad de ocurrencia estaacute dada por las curvas de Intensidad ndashDuracioacuten-Periacuteodo de retorno conocidas comoCurvas I-D-Tr Normalmente las Curvas I-D-Tr se construyen a partir de los registros de pluvioacutegrafos (figura1) subdividiendo el registro de las lluvias en intervalos de una duracioacuten determinada (Sivapalan M Bloumlschl

1998)

En Meacutexico como en otros paiacuteses la red de pluvioacutegrafos es escasa sin embargo la red de los registros depluvioacutemetros que registran lluvias maacuteximas acumuladas en veinticuatro horas es maacutes densa En estos disposi-tivos las lecturas se toman todos los diacuteas a las 800 am como altura de laacutemina de agua en mm

Por otro lado debido a que la nieve o el granizo no son muy frecuentes en el aacuterea metropolitana deMonterrey se puede considerar que la precipitacioacuten en su totalidad estaacute formada por la lluvia Eacutesta se puededefinir mediante tres variables la magnitud la duracioacuten y la frecuencia o periacuteodo de retorno La magnitud dela lluvia es la precipitacioacuten total ocurrida (en miliacutemetros) en la duracioacuten de la tormenta la frecuencia se expre-sa por el periodo de retorno de la lluvia (Chow et al 1994) El reciacuteproco de el periacuteodo de retorno Tr es laprobabilidad condicional P tal que la intensidad de una lluvia maacutexima anual para una duracioacuten seraacute igualadao excedida a una magnitud especificada y se puede expresar de acuerdo con la ecuacioacuten 1

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GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

1 Aparicio-Mijares F J (1996) Fundamentos de Hidrologiacutea de Superficie Limusa Noriega Editores Meacutexico

2 Bell F-C ldquoGeneralized Rainfall-Duration-Frequency Relationshipsrdquo proc ASCE Journal of Hydraulics Div Vol 95 No HY1 311-327 19693 Campos-Aranda D F (1998) Procesos del ciclo hidroloacutegico Editorial Universitaria Potosina Meacutexico tercera reimpresioacuten

4 ChenC-L ldquoRainfall Intensity-duration-frequency formulasrdquo Proc ASCE Journal of Hydraulic Engineering Vol 109 No 12 paper No 184411603-1621 1983

5 Chow V T Maidment D R Mays L W (1994) Hidrologiacutea Aplicada McGraw Hill Interamericana Colombia

6 Escalante-Sandoval C A Reyes-Chaacutevez L (2002) Teacutecnicas Estadiacutesticas en Hidrologiacutea Facultad de Ingenieriacutea UNAM Meacutexico

7 Goswami A C ldquoShort Duration Rainfall Depth-Duration-Frequency Map of Indiardquo Proc of the second International Symposium in HydrologicData Fort Collins Co USA 48-59 1972

8 Gumbel E-J (1958) Statistics of Extremes Columbia Univ Press

9 IMTA 2000 Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica (ERIC II) Instituto Mexicano de Tecnologiacutea del Agua Meacutexico

10 Sivapalan M Bloumlschl G ldquoTransformation of point rainfall to aerial rainfall Intensity-duration-frecuency curvesrdquo Journal of Hydrology 204150-167 1998

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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44 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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33CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 100 antildeos y una duracioacuten de la lluviade veinticuatro horas en minutos

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de 10 antildeos y una duracioacuten de la lluvia de veinticuatro horas en minutos

[2]

[1]

Donde

Los valores de se pueden calcular utilizando la funcioacuten de distribucioacuten de Gumbel (1958)y

Donde es la funcioacuten de distribucioacuten acumulada para la intensidad para una duracioacuten Por ejem-plo Bell (1969) propuso una foacutermula general de curvas I-D-Tr usando como iacutendice la altura de precipitacioacutenen una hora y en un periacuteodo de retorno de 10 antildeos (R 10 ) Posteriormente Chen (1983) desarrolloacute una foacutermulageneral usando los iacutendices R 10 R 10 y R 100

En el presente trabajo se construyen las curvas I-D-Tr para la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey GDE (Nue- vo Leoacuten Meacutexico) a partir de los datos de un pluvioacutemetro

MEacuteTODO APLICADO

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno mayores o iguales a 10 antildeosDebido a la escasez de registros de lluvia de corta duracioacuten (datos de pluvioacutegrafo) ha surgido la necesidad

de utilizar las relaciones promedio entre lluvias encontradas en otros paiacuteses las cuales se pueden aplicar en laRepuacuteblica Mexicana (Goswami1972)

Los registros de lluvias obtenidos de pluvioacutegrafos son escasos sin embargo los registros de pluvioacutemetros(lluvias maacuteximas en 24 h) tienen gran densidad y periacuteodos de registro aceptables por lo cual la lluvia con unaduracioacuten de una hora y un periacuteodo de retorno de dos antildeos se podraacute evaluar con una relacioacuten a la de veinti-cuatro horas con igual periacuteodo de retorno denominada cociente R lluvia-duracioacuten Campos (1998) obtuvo el valor para la ciudad de Monterrey de 03882

El cociente F lluvia-periacuteodo de retorno (ecuacioacuten 2) relaciona una lluvia de cien antildeos de periacuteodo de re-torno y una duracioacuten de veinticuatro horas con una lluvia de 10 antildeos de periacuteodo de retorno y una duracioacutende veinticuatro horas

1

1 24 1

P1001440

P101440

P1001440 P10

1440

0

11 1

ei

e r I r I e r P I i t f i t di F i t Tr

I e r F i t

100 100

t 1440

10 10

t 1440

P PF

P P

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34 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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35CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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36 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

1 Aparicio-Mijares F J (1996) Fundamentos de Hidrologiacutea de Superficie Limusa Noriega Editores Meacutexico

2 Bell F-C ldquoGeneralized Rainfall-Duration-Frequency Relationshipsrdquo proc ASCE Journal of Hydraulics Div Vol 95 No HY1 311-327 19693 Campos-Aranda D F (1998) Procesos del ciclo hidroloacutegico Editorial Universitaria Potosina Meacutexico tercera reimpresioacuten

4 ChenC-L ldquoRainfall Intensity-duration-frequency formulasrdquo Proc ASCE Journal of Hydraulic Engineering Vol 109 No 12 paper No 184411603-1621 1983

5 Chow V T Maidment D R Mays L W (1994) Hidrologiacutea Aplicada McGraw Hill Interamericana Colombia

6 Escalante-Sandoval C A Reyes-Chaacutevez L (2002) Teacutecnicas Estadiacutesticas en Hidrologiacutea Facultad de Ingenieriacutea UNAM Meacutexico

7 Goswami A C ldquoShort Duration Rainfall Depth-Duration-Frequency Map of Indiardquo Proc of the second International Symposium in HydrologicData Fort Collins Co USA 48-59 1972

8 Gumbel E-J (1958) Statistics of Extremes Columbia Univ Press

9 IMTA 2000 Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica (ERIC II) Instituto Mexicano de Tecnologiacutea del Agua Meacutexico

10 Sivapalan M Bloumlschl G ldquoTransformation of point rainfall to aerial rainfall Intensity-duration-frecuency curvesrdquo Journal of Hydrology 204150-167 1998

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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44 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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34 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Chen (1983) por su parte desarrolloacute para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten con periacuteodos de retornomayores o iguales a diez antildeos en la ecuacioacuten 3

Donde

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de tormenta t

= Periacuteodo de retorno en antildeos

= Duracioacuten de la tormenta en minutos

= Paraacutemetros regionales en funcioacuten del cociente lluvia - duracioacuten R

= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno de diez antildeos y una duracioacuten de

sesenta minutos calculada de la formula de Bell (1969)

= Cociente lluvia - periacuteodo de retorno

Los paraacutemetros regionales a b y c aplicables a la foacutermula de Chen (1983) para el caacutelculo de altu ras deprecipitacioacuten se determinan a partir del cociente R lluvia - duracioacuten y para Monterrey NL valen 212866642 y 0700 respectivamente (Campos 1998)

Curvas I-D-Tr para periacuteodos de retorno menores a 10 antildeos

Supoacutengase que se tienen N muestras cada una de las cuales contiene ldquonrdquo eventos Si se selecciona elmaacuteximo ldquoxrdquo de los n eventos de cada muestra es posible demostrar que (Gumbel 1958) a medida que naumenta la funcioacuten de distribucioacuten de probabilidades de x tiende a

La funcioacuten de densidad de probabilidad es entonces

Donde y son los paraacutemetros de la funcioacuten que tambieacuten se conocen como paraacutemetro de ubicacioacuten yde forma respectivamente

[4]

[5]

[3]

F

P10 60

abc

t

Tr

F ( x)= e-e-a( x-

f( x)= e [- x-e ] - x-

P Tr t

10 2 F F-1

60 r Tr t c

P log 10 T tP

60 t b

a

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35CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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36 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

1 Aparicio-Mijares F J (1996) Fundamentos de Hidrologiacutea de Superficie Limusa Noriega Editores Meacutexico

2 Bell F-C ldquoGeneralized Rainfall-Duration-Frequency Relationshipsrdquo proc ASCE Journal of Hydraulics Div Vol 95 No HY1 311-327 19693 Campos-Aranda D F (1998) Procesos del ciclo hidroloacutegico Editorial Universitaria Potosina Meacutexico tercera reimpresioacuten

4 ChenC-L ldquoRainfall Intensity-duration-frequency formulasrdquo Proc ASCE Journal of Hydraulic Engineering Vol 109 No 12 paper No 184411603-1621 1983

5 Chow V T Maidment D R Mays L W (1994) Hidrologiacutea Aplicada McGraw Hill Interamericana Colombia

6 Escalante-Sandoval C A Reyes-Chaacutevez L (2002) Teacutecnicas Estadiacutesticas en Hidrologiacutea Facultad de Ingenieriacutea UNAM Meacutexico

7 Goswami A C ldquoShort Duration Rainfall Depth-Duration-Frequency Map of Indiardquo Proc of the second International Symposium in HydrologicData Fort Collins Co USA 48-59 1972

8 Gumbel E-J (1958) Statistics of Extremes Columbia Univ Press

9 IMTA 2000 Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica (ERIC II) Instituto Mexicano de Tecnologiacutea del Agua Meacutexico

10 Sivapalan M Bloumlschl G ldquoTransformation of point rainfall to aerial rainfall Intensity-duration-frecuency curvesrdquo Journal of Hydrology 204150-167 1998

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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44 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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35CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Los paraacutemetros y estimados por el meacutetodo de los momentos (Escalante y Reyes 2002) se expresancomo

Donde s es la desviacioacuten estaacutendar de la poblacioacuten y es la media aritmeacutetica de la poblacioacuten y se obtienenmediante las siguientes foacutermulas

Donde n son los antildeos del registro de las lluvias maacuteximas en veinticuatro horas y xi es el i-eacutesimo dato en el

registro

Para muestras relativamente pequentildeas y

y y

se obtienen de la tabla 1 (Aparicio 1996)

Tabla 1 Paraacutemetros de la muestra

s

y

[6]

y x [7]

n

x

x

n

i

i 1 [8]

1s

1

2

n

x xn

i

i [9]

n y

y

1015202530354045505560

65707580859095

100

0495205128052360530905362054030543605463054850550405521

0553505548055590556905578055860559305600

0949610206106281091411124112851141311518116071168211747

1180311854118981193811974120071203712065

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36 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

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UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

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Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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36 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

El meacutetodo de Bell (1969) para el caacutelculo de alturas de precipitacioacuten menores o iguales a diez antildeos deperiacuteodo de retorno estaacute dado por la ecuacioacuten 10

Donde

= Periacuteodo de retorno en antildeos= Duracioacuten de la tormenta en minutos

=Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr y una duracioacuten de la tormenta t

[10]

[11]

[12]

= Cociente lluvia - duracioacuten= Altura de precipitacioacuten en un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de

sesenta minutos=Altura de precipitacioacuten para un periacuteodo de retorno de dos antildeos y una duracioacuten de la tormenta de veinticuatro horas en minutos y se calcula (Chen)

[13]

CURVAS I-D-Tr DE LA ESTACIOacuteN MONTERREY DGE

Los datos del pluvioacutemetro se obtuvieron del Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica ERIC II (IMTA2000) y corresponden a los registrados en la estacioacuten 19049 Monterrey DGE de 1945 a 1986 (figura 1)

PTr

t = (035 Ln (Tr )+076) (054(t )025

-05)P2

60

P Tr t

Trt

El valor de P2 se calcula despejaacutendolo del cociente lluvia - duracioacuten R

R=P2

60

P21440

P260 = (R )(P2 )1440

P260

P21440

60

Donde

R

P21440 = Ln ( ( Ln

Tr

Tr -1

) )

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

1 Aparicio-Mijares F J (1996) Fundamentos de Hidrologiacutea de Superficie Limusa Noriega Editores Meacutexico

2 Bell F-C ldquoGeneralized Rainfall-Duration-Frequency Relationshipsrdquo proc ASCE Journal of Hydraulics Div Vol 95 No HY1 311-327 19693 Campos-Aranda D F (1998) Procesos del ciclo hidroloacutegico Editorial Universitaria Potosina Meacutexico tercera reimpresioacuten

4 ChenC-L ldquoRainfall Intensity-duration-frequency formulasrdquo Proc ASCE Journal of Hydraulic Engineering Vol 109 No 12 paper No 184411603-1621 1983

5 Chow V T Maidment D R Mays L W (1994) Hidrologiacutea Aplicada McGraw Hill Interamericana Colombia

6 Escalante-Sandoval C A Reyes-Chaacutevez L (2002) Teacutecnicas Estadiacutesticas en Hidrologiacutea Facultad de Ingenieriacutea UNAM Meacutexico

7 Goswami A C ldquoShort Duration Rainfall Depth-Duration-Frequency Map of Indiardquo Proc of the second International Symposium in HydrologicData Fort Collins Co USA 48-59 1972

8 Gumbel E-J (1958) Statistics of Extremes Columbia Univ Press

9 IMTA 2000 Extractor Raacutepido de Informacioacuten Climatoloacutegica (ERIC II) Instituto Mexicano de Tecnologiacutea del Agua Meacutexico

10 Sivapalan M Bloumlschl G ldquoTransformation of point rainfall to aerial rainfall Intensity-duration-frecuency curvesrdquo Journal of Hydrology 204150-167 1998

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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44 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

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Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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37CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

Figura 1 Registro de precipitacioacuten de la estacioacuten climatoloacutegica Monterrey DGE

Tabla 2 Estadiacutesticos de las precipitaciones

Los estadiacutesticos requeridos para la construccioacuten de las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten Monterrey DGE semuestran en la tabla 2

Estadiacutestico ValorValorValorValor

Valor

223180773

392

Utilizando el meacutetodo descrito anteriormente se calculan las alturas de precipitacioacuten de acuerdo con elperiacuteodo de retorno requerido y para la duracioacuten de la tormenta seleccionada ( P Tr )

Como la lluvia se presenta en funcioacuten del tiempo la intensidad de la lluvia es por lo tanto directamenteproporcional a la altura de precipitacioacuten e inversamente proporcional al tiempo La intensidad de la lluvia ldquoIrdquoen mmhr (tabla 3) se define mediante la relacioacuten 14

[14]

= Intensidad de la lluvia en mmhr para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten trsquo en horas= Altura de precipitacioacuten en mm para un periacuteodo de retorno Tr en antildeos y una duracioacuten t de la tormenta en minutos= Duracioacuten de la tormenta en horas

t

ITr t` =

PTr

t

t`

ITr

t`

PTr t

t`

Donde

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

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2 Bell F-C ldquoGeneralized Rainfall-Duration-Frequency Relationshipsrdquo proc ASCE Journal of Hydraulics Div Vol 95 No HY1 311-327 19693 Campos-Aranda D F (1998) Procesos del ciclo hidroloacutegico Editorial Universitaria Potosina Meacutexico tercera reimpresioacuten

4 ChenC-L ldquoRainfall Intensity-duration-frequency formulasrdquo Proc ASCE Journal of Hydraulic Engineering Vol 109 No 12 paper No 184411603-1621 1983

5 Chow V T Maidment D R Mays L W (1994) Hidrologiacutea Aplicada McGraw Hill Interamericana Colombia

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10 Sivapalan M Bloumlschl G ldquoTransformation of point rainfall to aerial rainfall Intensity-duration-frecuency curvesrdquo Journal of Hydrology 204150-167 1998

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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38 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

CONSTRUCCIOacuteN DE CURVAS I-D-TR A PARTIR DE REGISTROS PLUVIOMEacuteTRICOS

Tabla 3 Intensidades calculadas

Figura 2 Las Curvas I-D-Tr de la estacioacuten climatoloacutegica 19049 Monterrey DGE se muestran en la

trsquoPeriacuteodo de retorno Tr en antildeos

2 5 10 20 50 100 500 1000

5101520253035404550556065707580859095

100105110115

120

1023765624534471423386357332311293278264252241232223215208201195189183

178

13501010823704621559510471438411387367349333319306294284274265257249242

235

15971195974834735661604557519486458434413394377362348336324314304295286

279

1920149212391070947854780720670628591559532507485465447430415401388377366

355

230517911487128411371025936864804753710671638608582558536516498482466452439

427

2596201716751446128011541054973906848799756719685655628604581561542525509494

480

32712541211118221614145513291226114110691007953905863826792761733707684662642623

605

356227672298198417571584144713361243116410971038986940899862829798770744721699678

659

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

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2 Bell F-C ldquoGeneralized Rainfall-Duration-Frequency Relationshipsrdquo proc ASCE Journal of Hydraulics Div Vol 95 No HY1 311-327 19693 Campos-Aranda D F (1998) Procesos del ciclo hidroloacutegico Editorial Universitaria Potosina Meacutexico tercera reimpresioacuten

4 ChenC-L ldquoRainfall Intensity-duration-frequency formulasrdquo Proc ASCE Journal of Hydraulic Engineering Vol 109 No 12 paper No 184411603-1621 1983

5 Chow V T Maidment D R Mays L W (1994) Hidrologiacutea Aplicada McGraw Hill Interamericana Colombia

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7 Goswami A C ldquoShort Duration Rainfall Depth-Duration-Frequency Map of Indiardquo Proc of the second International Symposium in HydrologicData Fort Collins Co USA 48-59 1972

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10 Sivapalan M Bloumlschl G ldquoTransformation of point rainfall to aerial rainfall Intensity-duration-frecuency curvesrdquo Journal of Hydrology 204150-167 1998

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

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Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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39CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

GUERRA-COBIAacuteN V H FERRINtildeO-FIERRO A L CAVAZOS-GONZAacuteLEZ R A BRUSTER-FLORES J L

CONCLUSIONES

Es indispensable contar con una tormenta de disentildeo para dimensionar estructuras hidraacuteulicas y una manerade obtener los valores de estas tormentas de disentildeo es mediante el uso de las curvas I-D-Tr Cabe mencionar

que el meacutetodo empleado en este trabajo soacutelo se puede utilizar si se cuenta con datos de un pluvioacutegrafo paradeterminar el cociente R cerca de la estacioacuten climatoloacutegica donde se encuentra localizado el pluvioacutemetro

Se construyeron las curvas I-D-Tr para duraciones de la tormenta de disentildeo iguales o menores que 120minutos bebido a que los tiempos de concentracioacuten de la lluvia para las cuencas urbanas del aacuterea de Monte-rrey N L son en general menores que 120 minutos

REFERENCIAS

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4 ChenC-L ldquoRainfall Intensity-duration-frequency formulasrdquo Proc ASCE Journal of Hydraulic Engineering Vol 109 No 12 paper No 184411603-1621 1983

5 Chow V T Maidment D R Mays L W (1994) Hidrologiacutea Aplicada McGraw Hill Interamericana Colombia

6 Escalante-Sandoval C A Reyes-Chaacutevez L (2002) Teacutecnicas Estadiacutesticas en Hidrologiacutea Facultad de Ingenieriacutea UNAM Meacutexico

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10 Sivapalan M Bloumlschl G ldquoTransformation of point rainfall to aerial rainfall Intensity-duration-frecuency curvesrdquo Journal of Hydrology 204150-167 1998

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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40 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DESOPORTES DE -A 2O3 PARA SU IMPREGNACIOacuteN CON METALES

A Cruz-Loacutepez1 O Vaacutezquez Cuchillo1 H A Hernaacutendez Jimeacutenez2 L Bautista Carrillo1

L M Torres Martiacutenez1

1Ecomateriales y Energiacutea Facultad de Ingenieriacutea Civil Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Universidad y Av Fidel Velaacutesquez SN Cd Universitaria SanNicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451 Meacutexico2Facultad de Ciencias Quiacutemicas Universidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten Av Pedro de Alba SN Cd Universitaria San Nicolaacutes de los Garza Nuevo Leoacuten 66451MeacutexicoCorresponding autor e-mail cruz_lopezayahoocommx

ABSTRACT

In this work we compare two methods of preparation of Al2O3 The results by Diffraction of Ray X have showed that precursor obtained bysol-gel method (SG) is bohemite while by coprecipitation method it is Bayerita However with both methods is possible to obtain the -Al2O3

at 600deg C The sample of -Al2O3 prepared by sol-gel using acetic acid has given the higher surface area 250 m2g-1 and the same samplehas showed the most porous surface by Screening Electronic Microscopy Finally all the solids had showed the presence of acid site by usingthe Termodesorption Programmed of NH3

Keywords -Al2

O3

Sol Gel y Coprecipitacioacuten

INTRODUCCIOacuteN

La bohemita (Oxihidroacutexido de Aluminio AlOOH) es el principal precursor utilizado para producir -Al2O3 en polvo con propiedades controladas y reproducibles como el tamantildeo de la partiacutecula la morfologiacutea eltamantildeo del poro y la distribucioacuten de poro Por lo tanto el control y la mejora de las propiedades antes men-cionadas es de primordial importancia para potenciar la -Al2O3 en diferentes aplicaciones entre ellas lacataacutelisis1

En la bibliografiacutea se han reportado varios procedimientos de quiacutemica huacutemeda con base en reacciones en

fase liacutequida reacciones en fase gas o reacciones hidroteacutermicas a altas presiones con la finalidad de lograr unmejor control del tamantildeo de la partiacutecula y la morfologiacutea1 2 3

Varias reacciones en fase liacutequida como la hidroacutelisis de alcoacutexidos de aluminio y la precipitacioacuten de solucio-nes acuosas de sales inorgaacutenicas se utilizan para sintetizar el precursor bohemita con propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y texturales controladas 3

Yoldas en 1975 investigoacute la hidroacutelisis de aluminio utilizando dos precursores diferentes butoacutexido dealuminio e isopropoacutexido de aluminio encontrando que el precursor de la bohemita (AlOOH) se produce porhidroacutelisis con agua caliente mientras que la bayerita Al (OH)3 se precipita a temperatura ambiente por mediode la conversioacuten de una fase amorfa4 Otro trabajo reporta la siacutentesis de aluacutemina utilizando el meacutetodo de sol-

gel y utilizando como catalizador acido aceacutetico De acuerdo con el anaacutelisis BET se obtuvo un aacuterea especiacuteficade 157 m2g-1 sin embargo este valor estaacute por debajo de la aluacutemina comercial 5

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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44 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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41CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

El meacutetodo de sol-gel tambieacuten ha sido reportado para la obtencioacuten de nanocristales de -aluacutemina deacuerdo con los diferentes aacutecidos utilizados como catalizadores (aacutecido tartaacuterico aacutecido oxaacutelico y aacutecido aceacuteti-co) y pudo observarse que no existen variaciones significativas en el tamantildeo del cristal (43 46 y 48 nm) Encambio el material que se sintetizoacute utilizando aacutecido tartaacuterico logroacute obtener la fase de -aluacutemina a 925deg C 6

Dado que el meacutetodo de sol-gel presenta algunas desventajas debido a la naturaleza de los alcoacutexidos

ademaacutes del costo elevado y la formacioacuten de grietas durante la etapa de secado se proponen rutas de siacutentesismaacutes simples utilizando sales inorgaacutenicas las cuales permiten tener el control de las propiedades quiacutemicasmorfoloacutegicas y superficiales7 En el caso del meacutetodo de precipitacioacuten es posible obtener la fase precursora dela -Aluacutemina a partir de nitrato de aluminio y un agente precipitante como NaOH Sin embargo es importantetener el control de algunos paraacutemetros como el pH la naturaleza de la sal precursora asiacute como la secuenciade adicioacuten del agente 8

En otro trabajo se sintetizoacute la aluacutemina mediante el meacutetodo de coprecipitacioacutendigestioacuten a 70deg C pH al-

calino y se comparoacute con una aluacutemina comercial (Captal B) la cual tiene un aacuterea especiacutefica de 198 m2g-1 Delos resultados de fisisorcioacuten de Nitroacutegeno se comproboacute que por esta ruta se teniacutean aacutereas especiacuteficas de 220m2g-1 1

Con la finalidad de sintetizar materiales resistentes a las condiciones reales de reaccioacuten se impregnaronsoportes de -Al2O3 con platino y platino-estantildeo previamente sulfatadas observando que la adicioacuten de es-tantildeo al sistema conduce a un incremento a la estabilidad del catalizador y por consiguiente un aumento a laresistencia a la desactivacioacuten 9

Existen otros reportes sobre la evaluacioacuten de sistemas cataliacuteticos soportados en aluacutemina a diferentes at-

moacutesferas de reaccioacuten En el caso del sistema AuAl2O3 u AuSiO2 se observoacute que la actividad del sistema fue

efectivo en la reduccioacuten cataliacutetica selectiva de NO X en condiciones reductoras En cambio cuando se trabajoacuteen atmoacutesfera de NH3 se promovioacute la reaccioacuten a bajas temperaturas 10

A partir del anterior anaacutelisis bibliograacutefico aquiacute se propone estudiar el efecto del agente precipitante (meacute-todo de precipitacioacuten) y el efecto del catalizador (meacutetodo de sol-gel) con la finalidad de provocar una mejorinteraccioacuten de las moleacuteculas para lograr una mejora en las propiedades superficiales y texturales del soportecon el propoacutesito de establecer una ruta de siacutentesis que permita mejorar las propiedades texturales fisicoquiacute-micas y superficiales para impregnar una fase metaacutelica

PARTE EXPERIMENTAL

Sol-GelPara la siacutentesis de los soportes de aluacutemina por la ruta de sol-gel se disolvieron 5 g de isopropoacutexido de

aluminio en 291 ml de isopropanol en un matraz de 3 bocas En seguida se preparoacute una solucioacuten aacutecida deacido aceacutetico 001 M la cual se adicionoacute gota a gota con la solucioacuten alcohoacutelica con la finalidad de promoverla reaccioacuten de hidroacutelisis Al terminar la adicioacuten los geles obtenidos se dejaron en reflujo (T=80deg C) con agi-tacioacuten vigorosa durante 20 horas Posteriormente se dejaron reposar los precursores de aluacutemina por 2 diacuteas

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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44 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

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SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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42 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Una vez que se recuperan los soacutelidos se filtran y se lavan con 2-propanol Los soacutelidos huacutemedos se colocaronen la estufa para secarse a 100deg C durante 5 horas para finalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horascon una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

Coprecipitacioacuten

Los soportes de aluacutemina preparados por el meacutetodo de coprecipitacioacuten emplean 15g de nitrato de aluminiodisueltos en 500 ml de agua a 30deg C Una vez que el nitrato de aluminio se ha disuelto completamente seagrega gota a gota en un recipiente de 2 litros en el cual previamente se habiacutean colocado 200 ml de aguaa un pH de 12 con la finalidad de precipitar al aluminio Una vez terminada la adicioacuten de sales de aluminiola solucioacuten se dejoacute reposar por 2 diacuteas en completa agitacioacuten para posteriormente filtrar a vaciacuteo y lavar conagua destilada Los soacutelidos huacutemedos se colocaron en la estufa para secar a 100deg C durante 5 horas parafinalmente calcinarlos a 600deg C durante 5 horas con una velocidad de calentamiento de 2deg C por minuto

La caracterizacioacuten estructural de los materiales sintetizados se realizoacute utilizando la teacutecnica de Difraccioacutende Rayos-X en Polvos (XRD) en un difractoacutemetro Bruker Modelo D8 Advance Las caracteriacutesticas superficiales y texturales de los diferentes catalizadores se realizaron en un equipo Quantachrome NOVA 2000e utilizan-do la teacutecnica de Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno Aunado a los anaacutelisis anteriores se realizaron Anaacutelisis Teacutermicos(TDATGA) de las muestras frescas en un equipo SDTQ600 ajustando una velocidad de calentamiento de10deg C h y una atmoacutesfera de N2 Para conocer la superficie del soacutelido fue necesario el uso del microscopioelectroacutenico de barrido modelo NIST SRM 2687 Finalmente para determinar la naturaleza del soporte serealizoacute un anaacutelisis de Termodesorcioacuten Programada de NH3

RESULTADOS Y DISCUSIOacuteN

Difraccioacuten de Rayos X

En la figura 1 se presentan los resultados de difraccioacuten de rayos X para la siacutentesis de ndashaluacutemina por la rutade sol-gel utilizando aacutecido aceacutetico como catalizador En la figura 1A es posible comprobar la formacioacuten dela bohemita a 100deg C ya que las sentildeales caracteriacutesticas del material preparado coinciden con las reflexionesde las bases de datos Difract plus Evaluation En esta misma figura se presentan los resultados del precursorobtenido por la ruta de coprecipitacioacuten Como se puede observar las sentildeales caracteriacutesticas corresponden ala bayerita seguacuten la base de datos mencionada arriba

En la figura 2 se presentan los resultados del -Al2O3 calcinada a 600deg C Ahiacute se puede observar que los

polvos tienen las sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo el material es amorfo Para los soacutelidosobtenidos por coprecipitacioacuten y calcinados a la misma temperatura se puede comprobar que se obtienen las

sentildeales caracteriacutesticas de la ndashaluacutemina sin embargo se tiene una mejor definicioacuten en comparacioacuten con lospolvos obtenidos por Sol-gel (veacutease Figura 2b)

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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44 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

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Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

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SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

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83 32 19 0283 76 39 70

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AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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43CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Anaacutelisis Teacutermicos

Al efectuar los anaacutelisis teacutermico gravimeacutetrico (Figuras 3 y 4 liacutenea verde) de los precursores obtenidos porsol-gel y coprecipitacioacuten se ve que presentaron peacuterdidas en peso de alrededor del 40 y la mayor parte sellevoacute a cabo a baja temperatura (veacutease Figura 3) Del anaacutelisis teacutermico diferencial (liacutenea azul) para ambas rutasde siacutentesis se observan diferencias importantes ya que por el meacutetodo de sol-gel soacutelo se presentan dos picosendoteacutermicos correspondientes a la evaporacioacuten de alcohol y deshidratacioacuten de la muestra entre 75-100degC y la segunda sentildeal endoteacutermica se presentoacute alrededor de 430deg C y se atribuye a la eliminacioacuten de aguaestructural Con este anaacutelisis se comproboacute que el soporte de aluacutemina es estable a temperaturas por arriba de700deg C Para el precursor obtenido por coprecipitacioacuten Con el anaacutelisis teacutermico diferencial (Figura 4 liacutenea azul)se pueden observar tres sentildeales importantes la primera sentildeal endoteacutermica se presenta alrededor de 75deg C y

Figura 1-Resultados de difraccioacuten de rayos X del soporte de precursores de Al2O3 preparado por diferentes rutas de siacutentesis y secados a 100degCa) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

Figura 2- Resultados por difraccioacuten de rayos X de los soportes de -Al2O3 calcinados a 600deg C durante 5 horas a) Sol-Gel b) Coprecipitacioacuten

(a)

(a)

(b)

(b)

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44 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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44 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

que estaacute relacionada con la deshidratacioacuten de la muestra La segunda sentildeal se presentoacute alrededor de 275deg C y se atribuyoacute la atribuimos a la evaporacioacuten de amoniaco y la tercera sentildeal alrededor de los 450deg C indicala transformacioacuten del precursor Bayerita a la fase -aluacutemina Con este anaacutelisis se comproboacute que el material esestable a temperaturas por arriba de 550deg C

Figura 3-Resultados obtenidos de los anaacutelisis teacutermico de los soportes de aluacutemina preparados por Sol-Gel empleando aacutecido aceacutetico como catalizador

Figura 4-Resultados de anaacutelisis teacutermicos del precursor de aluacutemina preparado por coprecipitacioacuten

Fisisorcioacuten de Nitroacutegeno

En la tabla 1 se presenta una comparacioacuten de las aacutereas especificas de los materiales preparados por viacuteasol-gel y por coprecipitacioacuten Para el caso de la -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten se obtuvo un aacutereaespeciacutefica de 141 m2g-1 en cambio por la ruta de sol-gel el mejor soporte presentoacute un aacuterea especiacutefica de252 m2g-1 En consecuencia con este resultado se evidencia que el meacutetodo de sol-gel mejora las propieda-des texturales del soporte como consecuencia de una mejor interaccioacuten de los reactivos durante la reaccioacuten

De acuerdo con los resultados de distribucioacuten del tamantildeo del poro se pudo confirmar que los materialespresentan poros en el intervalo de 5-10 nm Lo cual los describe como materiales mesoporosos

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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45CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Microscopiacutea electroacutenica de barrido

En la figura 5 se presentan los resultados de microscopiacutea electroacutenica de barrido de los soportes prepa-rados por coprecipitacioacuten y Sol-Gel Las figuras 5A y 5B que fueron preparados por sol-gel presentan una

topografiacutea semi-porosa pero muy similar entra ambas en contraste el soporte preparado por coprecipitacioacutenpresenta un tamantildeo de partiacutecula mayor que 100 m Lo anterior evidencia que la ruta por sol-gel presentauna mayor aacuterea superficial

Siacutentesis Temperatura(degC)

Aacuterea

superficial(m2g-1)

Tamantildeo de poro(nm)

Volumen de poro

(cm3g-1)

Sol-GelCoprecipitacioacuten

600600

252141

76

9724E-018058E-01

Tabla 1-Resultados obtenidos del anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 de la soportes

Figura 5-Micrografiacuteas obtenidas para los soportes de aluacutemina preparados por sol gel y coprecipitacioacuten a) Aacutecido aceacutetico b) Aacutecido niacutetrico y c) Coprecipitacioacuten

Desorcioacuten a Temperatura Programada de NH3

Del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3

se comproboacute que los soportes de aluacuteminaposeen naturaleza aacutecida (Veacutease Figura 6) Sin embargo esta naturaleza aacutecida se presentoacute en dos regiones Laprimera zona de desercioacuten de NH3 se presentoacute en el intervalo de 100 a 300deg C y corresponde a sitios aacutecidosdeacutebiles La segunda se presentoacute a mayor temperatura (400-600deg C) y corresponde a sitios aacutecidos fuertes yaque requieren mayor energiacutea para ser liberados Con este resultado es posible podemos establecer que lasreacciones quiacutemicas que se deseen llevar a cabo sobre la superficie de estos materiales debe tener una afini-dad de lo contrario existe poca probabilidad de eacutexito

(a) (b) (c)

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

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gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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46 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

ESTUDIO COMPARATIVO DE DOS MEacuteTODOS DE PREPARACIOacuteN DE SOPORTES DE -A 2O3 PARA SUIMPREGNACIOacuteN CON METALES

Figura 6-Resultados del anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada de NH3 de los soportes preparados por sol-gel y coprecipitacioacuten

Figura 7 Micrografiacuteas del catalizador calcinado a 600deg C 5 h a) 1 PtAl 2O3 b) Al2O3

Caracterizacioacuten del catalizadores dopados con platino (Pt)

Para identificar la distribucioacuten de platino y el tamantildeo de las partiacuteculas de Pt en los soportes de Al 2O3 serealizoacute un anaacutelisis de microscopia electroacutenica de barrido En las Figuras 7A se muestra el soporte cargado conPt y se compara con el soporte (Figura 7B) Como se puede observar la primera fotografiacutea muestra tamantildeosde grano maacutes grande que el soporte Sin embargo por las caracteriacutesticas del equipo utilizado ademaacutes de lascarga de platino no fue posible por esta teacutecnica ver la distribucioacuten del metal noble

CONCLUSIONES

Por medio del anaacutelisis de DRX se comproboacute la formacioacuten de -aluacutemina a 600deg C para coprecipitacioacuten ySol-Gel (HOAc)

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

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CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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47CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

A Cruz-Loacutepez O Vaacutezquez Cuchillo H A Hernaacutendez Jimeacutenez L Bautista Carrillo L M Torres Martiacutenez

Se evidencia un efecto del tipo de catalizador utilizado durante la siacutentesis por Sol-Gel Utilizando aacutecidoaceacutetico se logra la obtencioacuten de la -aluacutemina desde 550deg C mientras que con aacutecido niacutetrico se retarda la for-macioacuten de la fase

De los anaacutelisis de fisisorcioacuten de N2 se observoacute una aacuterea especiacutefica de 252 m2g-1 a 600deg C cuando se utilizoacutecomo catalizador aacutecido aceacutetico con respecto a la siacutentesis por coprecipitacioacuten 141 m2g -1

Mediante los anaacutelisis teacutermicos se confirmoacute que para ambos meacutetodos de siacutentesis del soporte posible obtenerla -aluacutemina a temperaturas menores que 600deg C

Los anaacutelisis de desorcioacuten a temperatura programada-NH3 confirman la presencia de sitios aacutecidos en lasuperficie de la -aluacutemina

Por Microscopia Electroacutenica de Barrido (SEM) se observoacute que a 600deg C hay diferencia en la topografiacutea dela -aluacutemina preparada por coprecipitacioacuten y por Sol-Gel Los soportes de -aluacutemina preparado por copreci-pitacioacuten presentan partiacuteculas mayores que 100m mientras que los soacutelidos preparados por sol-gel presentanuna superficie soacutelida porosa

REFERENCIAS

1H Potdar et al Synthesis of nano-sized porous -alumina powder via a precipitationdigestion route Applied Catalysis AGeneral 321 (2007) 109-116

2L Guangshe et al Synthesis and thermal decomposition of nitrate-free boehmite nanocrystals by supercritical hydrothermalconditions Materials Letters 53(2002) 175-179

3 S Music et al Hydrothermal crystallization of boehmite from freshly precipitated aluminium hydroxide Mater Lett 40(1999) 269-2744 B Yoldas et al Alumina gels that form porous transparent Al2O3 Mater Lett 10 (1975) 1856

5M Seung et al Synthesis of thermo-estable high surface area alumina powder from sol-gel derived boehmite MaterialsChemistry and Physics 104 (2007) 51-56

6H Gocmez et al Low temperature synthesis of nanocrystalline -alumina by a tartaric acid gel method Material Science andEngineering 203(2007)234-236

7 D Mishra et al Hydrothermal preparation and characterization of boehmites Mater Let 42 (2000) 38

8J Hochepied et al Effect of the mixing procedure on aluminium (oxide)-hydroxide obtained by precipitation of aluminiumnitrate with soda Mater Lett 57 (2003) 2817-2822

9 G Corro et al Improved sulfur resistance of pt-Sn -alumina catalysts for C3H8-NO-O2 reaction under lean conditions dueto Pt-Sn surface interactions Journal of Molecular Catalysis A Chemical 228 (2005) 275-282

10J Goo et al Effects of NO2 and SO2 on selective catalytic reduction of nitrogen oxides by ammonia Chemosphere 67(2007) 718-723

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Noticias

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LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

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Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

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Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

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- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

Page 48: rtgtgtrVVEWVEWVDVSDVSDVSD

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48 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

Noticias

LA SOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERIA ESTRUCTURAL

Tiene el agrado de invitarlo alIII Simposio de Edificios y disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Curso Anaacutelisis y Disentildeo de Estructuras Prefabricadas

Que se llevara a cabo del 25 al 27 de febrero del 2010 en el Hotel Camino Real Tuxtla Gutieacuterrez Chiapas

Para mayor informacioacutenAna NasserSociedad Mexicana de Ingenieriacutea Estructural ACTeleacutefono (55) 55285975Fax (01 55) 55 28 59 75Correo electroacutenico smie1prodigynetmx

ACI SPRING 2010 CONVENTIONSeccioacuten Noreste Meacutexico del ACI

Se invita a profesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a la Convencioacuten de Primavera del ACIque se celebrara en Chicago IL E U los diacuteas 21 de marzo al 25 de marzo

Para mayor informacioacutenhttpwwwconcreteorggeneralhomeasp

httpwwwconcreteorgEVENTSEV_CONVENTIONSHTM

CONSECacute10

Se invita a p rofesores alumnos profesionales de la industria del cemento y concreto y publico en general a asistir a la 6th International Conference on Concrete under SevereConditions - Environment and Loading que se celebraraacute en Meacuterida Yucataacuten Meacutexico los diacuteas 7 8 y de junio

Para mayor informacioacutenhttpwwwconsec10comindexphp

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

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COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

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MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

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oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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49CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

Subdireccioacuten de Estudios Posgrado

Doctorado en Ingenieriacutea de Materiales de Construccioacuten y EstructurasMaestriacutea en Ciencias con orientacioacuten en

- Materiales de Construccioacuten- Ingenieriacutea Estructural

- Ingenieriacutea Ambiental

Maestriacutea en Ingenieriacutea con orientacioacuten en - Ingenieriacutea Estructural - Ingenieriacutea Ambiental - Ingenieriacutea de Traacutensito y Transporte - Hidroloacutegica Subterraacutenea

Programas inscritos al Padroacuten Nacional de Posgrados de Calidad del CONACYT

Para mayor informacioacutenDr Pedro Leobardo Valdez TamezSubdirector de Estudios de Posgrado e Investigacioacuten

TeleacutefonosFax (81) 8332-1902 (81)8376 3970

Correo electroacutenicoPosgrado e Investigacioacutenpvaldezficuanlmxsubposficuanlmxhttpwwwingenieriaciviluanlmxespposgradoprincipal Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologiacutea (CONACYT)httpwwwconacytmx httpwwwconacytgobmxbecasAspirantesBecas_AspirantesPaishtml

A continuacioacuten se presentan los Programas de Posgrado de nuestra Dependencia

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

UNIVERSIDAD AUTOacuteNOMA DE NUEVO LEOacuteNFACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS POSGRADOCOORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

CURSOS DE ACTUALIZACIOacuteN PROFESIONAL 2010

Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

COORDINACIOacuteN DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUATelFax

83 32 19 0283 76 39 70

email

educivficuanlmxdecficuanlhotmailcom

AtentamenteldquoALERE FAMMAM VERITATISrdquo

MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

- Manual de apuntes- Ejercicios

Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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54 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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50 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Noticias

CURSO DE A CURSO DE A

Auditoriacutea Teacutecnica de Construccioacuten de Obra Puacuteblica 3-nov 7-nov Estudios Proyectos y Tramitacioacuten de Vivienda 9-oct 6-nov

Uso de Nuevos Materiales para la Construccioacuten 10-nov 14-nov Geodesia 11-oct 15-oct

Conservacioacuten de Autopistas yo Carreteras 24-nov 28-nov Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos I 18-oct 22-oct

El Peritaje Topograacutefico 18-nov 22-nov Disentildeo de Pavimentos Flexibles 25-oct 30-oct

Control Topograacutefico en Obra Civil 23-nov 27-nov Sistemas de Informacioacuten Geograacutefica 1-nov 5-nov

Proyecto de Alcantarillado 8-dic 12-dic Proyecto y Obra Civil de Instalaciones Hospitalarias 6-nov 4-dic

Proyecto de Instalaciones Hidraacuteulicas para Edificios 1-dic 5-dic Disentildeo de Estructuras de Concreto Reforzado 8-nov 12-nov

Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) 8-feb 12-feb Administracioacuten de Contratos de Obra Puacuteblica 16-nov 20-nov

Proyecto de Sistema de Agua Potable 22-feb 26-feb Valuacioacuten de Inmuebles Urbanos 22-nov 26-nov

Disentildeo de Mezclas Asfaacutelticas 1-mar 5-mar Normas Teacutecnicas Complementarias para Disentildeo y Construccioacuten deEstructuras Metaacutelicas

29-nov 3-dic

Control de Calidad en Mezclas Asfaacutelticas 22-mar 26-mar Laboratorio de Mecaacutenica de Suelos II 13-dic 17-dic

Disentildeo de Emulsiones Asfaacutelticas y Poliacutemeros Modificadores 12-abr 16-abr

Estudios de Impacto Vial 26-abr 30-abr

Vialidad Urbana 27-abr 6-may

Introduccioacuten a la Administracioacuten para la Industria de laConstruccioacuten

3-may 7-may

Proceso de Licitacioacuten de Obra Puacuteblica 17-may 21-may

Introduccioacuten al Anaacutelisis de Precios Unitarios 7-jun 11-jun

Anaacutelisis Disentildeo y Operacioacuten de Sistemas de Abastecimiento deAgua Potable con eacutenfasis en redes de distribucioacuten 14-jun 18-jun

Disentildeo por viento 9-ago 13-ago

Levantamientos Topograacuteficos 23-ago 28-ago

Topografiacutea Moderna con Estacioacuten Total 30-ago 3-sep

Desarrollador de Vivienda 5-sep 10-sep

Obra por Administracioacuten 20-sep 24-sep

Anaacutelisis Estructural 25-sep 23-oct

Anaacutelisis y Disentildeo de Cimentaciones 4-oct 8-oct

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Informes e inscripciones

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

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83 32 19 0283 76 39 70

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MI Luis Manuel Aranda MaltezDIRECTOR

Dr Pedro L Valdez TamezSUBDIRECTOR DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteN

MC Edgar Amauri Arteaga BalderasCOORDINADOR DE EDUCACIOacuteN CONTIacuteNUA

Incluyen- Instruccioacuten-Constancia de asistencia

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Costos- Alumos de la FIC $80000- Alumnos y Maestros de la UANL $160000- Externos a la UANL $280000 Todos los cursos son de 20 horas Lunes a Viernes de 1700 a 2100 horas

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

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oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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53CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Notas

Notas

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Notas

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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51CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

A continuacioacuten se presenta la guiacutea para redaccioacuten de los artiacuteculos

1 Extensioacuten e idioma de documentosLos trabajos deberaacuten presentarse en espantildeol o ingleacutes entre 5 y 12 paacuteginas incluyendo el resumen tablas graacuteficas e imaacutegenes

2 FormatoEl artiacuteculo seraacute presentado en tamantildeo 216 x 279 cm (carta) El margen superior e inferior deberaacute ser de 25 cm el izquierdo de 3cm y elderecho de 3cm

21 TiacutetuloMaacuteximo 2 renglones tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 14 puntos con interliacutenea normal y centrado

22 Autor o autoresNombre o iniciales y apellidos de acuerdo como deseen sean publicados Tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 12 puntos en negritas Alfinal de cada nombre se colocaraacute un nuacutemero superiacutendice para especificar su adscripcioacuten

23 AdscripcioacutenColocarla al pie de paacutegina incluir su filiacioacuten departamento o Cuerpo Acadeacutemico a que pertenecen correo electroacutenico y nuacutemero telefoacutenico Alinicio colocar un superiacutendice en negritas para correlacionarlo con el autor tipografiado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interliacuteneanormal y alineacioacuten a la izquierda

24 ResumenDeberaacute presentarse de manera concisa sin extenderse demasiado en detalles Se colocara tanto en espantildeol como en ingleacutes con un miacutenimo

de 100 palabras y un maacuteximo de 300 palabras (cada uno) Tipografi

ado en altas y bajas tipo Arial a 10 puntos con interlinea normal yjustificado

25 Palabras claveRepresentaraacuten los teacuterminos maacutes importantes y especiacute ficos relacionados con la temaacutetica del artiacuteculo Se colocaraacuten debajo del resumen (oabstract) respectivamente con un maacuteximo de 5 palabras Mismo estilo de texto que el resumen

26 Cuerpo del textoA una columna con tipografiacutea en altas y bajas tipo Arial a 11 puntos interliacutenea normal y justificado Se procuraraacute que la redaccioacuten sea lo maacutesconcisa posible con los siguientes apartados

261 IntroduccioacutenDeberaacute suministrar informacioacuten suficiente que sea antecedente del tema desarrollado de tal forma que permita al lector evaluar y entender losresultados del estudio sin necesidad de tener que recurrir a publicaciones previas sobre el tema Deberaacute contener ademaacutes las referencias queaporten informacioacuten sobresaliente acerca del tema y evitar presentar una revisioacuten exhaustiva

262 Metodologiacutea o parte experimentalDeberaacute describir el disentildeo del experimento y contener suficiente informacioacuten teacutecnica que permita su repeticioacuten En esta seccioacuten deberaacute pre-

Informacioacuten para autores

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52 CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010

Informacioacuten para autores

sentarse cualquier condicioacuten que se considere relevante en el estudio Tambieacuten deberaacuten presentarse las teacutecnicas o los meacutetodos empleados Nodeberaacuten describirse detalladamente las teacutecnicas o meacutetodos de uso general la descripcioacuten de meacutetodos deberaacute limitarse a aquellas situaciones enque eacutestos sean novedosos o muy complicados

263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

pedrovaldeztzuanledumx

gerardofajardosnuanledumx

oacute entregados en la Coordinacioacuten de Investigacioacuten de Instituto de Ingenieriacutea Civil de la Facultad de Ingenieriacutea Civil de la UANL

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Notas

Notas

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Notas

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Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

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en Materiales de Construccioacuten

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Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

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Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

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Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

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13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

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263 Resultados y discusioacutenEsta seccioacuten deberaacute contener los resultados de los experimentos y la interpretacioacuten de los mismos Los resultados deberaacuten presentarse con unorden loacutegico de forma clara y concisa de ser posible en forma de tablas o figuras Deberaacute evitarse presentar figuras de resultados que quizaacutespodriacutean tener una mejor presentacioacuten en forma de tablas y viceversa Cuando sea necesario presentar figuras o fotografiacuteas su nuacutemero deberaacutelimitarse a aquellas que presenten aspectos relevantes del trabajo o de los resultados del experimento Si se utilizaron meacutetodos estadiacutesticossolamente deberaacuten incluirse los resultados relevantes

264 ConclusionesDeberaacuten emanar de la discusioacuten y presentarse en forma clara y concisa265 ReconocimientosIncluir el reconocimiento a las instituciones o personas que suministraron los recursos asiacute como del personal que diacuteo asistencia durante eldesarrollo del trabajo

266 Referencias bibliograacuteficasDeberaacuten citarse en el artiacuteculo con un nuacutemero al final del paacuterrafo (a1) Deben estar numeradas y apareceraacuten en el orden que fueron citadas enel texto con la siguiente informacioacuten Autores o editores titulo del artiacuteculo nombre del libro o de la revista lugar empresa editorial antildeo depublicacioacuten volumen y nuacutemero de paacuteginas

267 Tablas graacuteficas imaacutegenes figuras y foacutermulasDeberaacuten ser numeradas secuencialmente como aparecen en el texto con nuacutemeros araacutebigos y haciendo referencia a ellas como Tabla 1 AFoacutermula 1 Bhellip etc Tipografiado en altas y bajas Arial a 10 puntos y cursiva con interlineado normal En el caso de tablas el tiacutetulo deberaacute

indicarse en la parte superior En el caso de las graacutefi

cas imaacutegenes yfi

guras su tiacutetulo debe colocarse en la parte inferior y deberaacuten tener calidadpara impresioacuten laacuteser Las graacuteficas imaacutegenes y figuras deben ser tambieacuten incluidas por separado s in editar y en su resolucioacuten original

3 Responsabilidad y Derechos de AutorEl contenido de los artiacuteculos firmados es uacutenicamente responsabilidad del autor(es) y no representan necesariamente los puntos de vista de loseditores El material impreso puede reproducirse mientras sea sin fines de lucro y citando la fuente

4 Enviacuteo de artiacuteculosLos artiacuteculos deberaacuten ser enviados a los editores a las siguientes direcciones electroacutenicas

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Notas

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MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

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11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

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15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

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Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

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4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

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4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

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Fecha Seminario Ponente

Febrero 4 Efecto del agrietamiento en la determinacioacuten de las deflexiones de vigas conti-nuas de concreto parcialmente presforzado con tendones no adheridos

MC Adolfo Arturo Eliacuteas ChaacutevezDoctorado en Ingenieriacutea de Materiales

de Construccioacuten y Estructuras

Marzo

4 Simulacioacuten hidroloacutegica de riacuteo Escondido utilizando datos de precipitacioacutenestimados por radar

Ing Francisco Magantildea HernaacutendezCIRA-Facultad de Ingenieriacutea

Universidad Autoacutenoma del Estado deMeacutexico

11 Anaacutelisis de la arena de fundicioacuten de aluminio gastada en concretos sustentablescon ceniza volante activada mecaacutenicamente

Ing Jorge Alberto JacquesMaestriacutea en Ciencias con Orientacioacuten

en Materiales de Construccioacuten

17(Mieacutercoles)

CONFERENCIA MAGISTRAL Prof KyuchiMaruyamaUniversidad de Nagaoka

18 CONFERENCIA MAGISTRALProf Dale P Bentz

NationalInstituteof StandardsandTechnology

Abril

15 Comparacioacuten de meacutetodos analiacuteticos para el disentildeo de puentes curvos a base detrabes y losas de concreto

Ing Walter Omar Veacutelez RodriacuteguezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

22 Eliminacioacuten de gases de tipo invernadero mediante teacutecnicas foto cataliacuteticasempleando nanoestructuras de SiO2 dopadocon Ge Ga y Ln Experimento yestudio por teoriacutea del funcional de la densidad(DFI)

Ing Joseacute de Jesuacutes Quijano Briones Maestriacutea en Ciencias conOrientacioacuten en Ingenieriacutea Ambiental

29

Meacutetodos para la evaluacioacuten de puentes vehicularesIng Ricardo Gallardo Rodriacuteguez

Maestriacutea en Ciencias enIngenieriacuteaestructural

Modelo analiacutetico del comportamiento de muros de mamposteriacutea confinadasujetos a cargas laterales

Ing Jafet Escobar MartiacutenezMaestriacutea en Ciencias enIngenieriacutea

estructural

Mayo

6 Contraccioacuten en materiales cementantes fibroreforzadosIng Sandra NayeliMonroyLazcano

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Materiales de Construccioacuten

13 Reduccioacutende CO2 hacia productos de alto valor agregadoLM Adriaacuten Trejo Osorio

Maestriacutea en Ciencias con Orientacioacutenen Ingenieriacutea Ambiental

CoordinadorDr Gerardo Fajardo San MiguelgfajardoficuanlmxTel 83524969 ext 288

Lugar Auditorio Ing Manuel Martiacutenez Carranza FICHorario 1700-1800

CICLO DE SEMINARIOS DE INVESTIGACIOacuteNUniversidad Autoacutemona de Nuevo Leoacuten

CALENDARIO ENERO - JUNIO 2010

SUBDIRECCIOacuteN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIOacuteNFacultad de Ingenieriacutea Civil

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ldquoNEZAHUALCOacuteYOTL Y EL AGUArdquo MURAL UBICADO EN EL FRONTISPICIO DE LA FACULTAD DE INGENIERIacuteA CIVIL DE LA UANL REALIZADOacute POR EL ESCULTORFEDERICO CANTUacute EN 1962

CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201

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CIENCIA FIC No1 enero - junio 2010 ISSN EN TRAMITE

CIENCIA FICR E V I S T A D E D I V U L G A C I Oacute N C I E N T Iacute F I C A Y T E C N O L Oacute G I C A

F A C U L T A D D E I N G E N I E R Iacute A C I V I LUniversidad Autoacutenoma de Nuevo Leoacuten No 1 semestral enero - junio 201