modelacion matematica de fibras naturales

Dr Arturo Cueto-Hernandez, (2) Dr. Rodolfo Radillo, (2) Dr Carlos Anguis (2) y (2) Dra. Luz Garcia Serrano

(2)IPN

MODELACION MATEMATICA DE FIBRAS NATURALESUN PREAMBULO PARA SU APLICACIÓN TECNOLOGICA

POLIMERICOS

CONDUCTORES

DE CORRIENTE

ELECTRICA

NATURALES

POLIMERICOS

NO

CONDUCTORE

S DIFUSORES

OTROS

MEDICINAING CIVIL

FISICA

COMPOSITOS MICRO MESO

NANO

NANOFIBRAS MICROFIBRAS

FILTROS EN

BASE DE

FIBRASNANOCONDUCTORES

ELECTRONICOS

MATERIALES PARA LAS DIF. ENERGIA

TEXTILES

SINTESIS

ESTUDIO TEORICO

modelación

CARACTERIZACION

PRODUCCION

CAMBIOS ESTRUCTURALES

DIFERENTES

PROPIEDADES

EN LA VIDA COTIDIANA

Farmacéutica

Soporte catalítico

Recubiertos con

compuestos

específicos

Residuos

sólidos

LA INVESTIGACION

NECESIDADES INTERNACIONALES EN C & T

VINCULADO A MATRIALES COMPOSITOS

Transición de sistemas de energía

S. XIX

S. XX

Descarbonización H/C

Madera 1/3 1/10

Carbón 1/2

Petróleo 2/1

Hidrógeno

ALMACENAMIENTO DEL HIDROGENO *

materiales metal-orgánicos capaces de

ESTRUCTURAS

ESPECIALESPOLÍMEROS

Utilización de energías renovables: biogás

Biomasa

Biogás

Digestión anaerobia Gasificación

Emisión a la

atmósfera

Aprovechamiento

energético

Depuradora para la digestión de lodos.

Sagunto

Desgasificación de vertederos

Biometanización de residuos

- de ganadería intensiva

- agroindustriales

- residuos urbanos

- lodos

RUTAS SINTETICAS MAS COMUNES

SÍNTESIS

CARACTERIZACIÓN MODIFICACIÓN

EVALUACIÓN y validación del modelo

Estudio global de materiales teórico y experimental

•Nano, micro y mesoporosos• soportados

Composito de ZSM5 Cordierita

isoestructural

HIDROTERMAL

BAJA TEMPERATURA

MODIFICACIÓN .

ZSM5- Pt

mcm

MZCM Pt

Nuevos material con nanodispersión metálica

RELACION ENTRE LAS ESTRUCTURAS

SEMILLA

CH (CH ) NBr

CH

CH

3

3

3

2 15 25% CTAB

LIOTROPÍA

TERMOTROPÍA

+agua

-agua

+agua

-agua

+agua

-agua

FORMACIÓN DE CRISTALES

LÍQUIDOS

+agua

-agua

Sólido C.l. esméctico C.l. nemático C. l. Líquido

SoluciónSolución

micelar

C. l. cúbico C. l. hexagonal C. l. lamelar

CH (CH ) CH (CH ) N O S CH 2 2143 33

O

O

==

+ -

+

PolarNo polar

CH (CH ) CH 2 2103

CH (CH ) CH 2 2103

N

CH

CH 3

3

+Br

- DDAB

No polar Polar

TENSOACTIVO

CTAT

40 50 60 70 80 90 100

25

45

65

85

C (wt%)

V

L1

H1

H1

L1 +

L1

L

C

S

o

T (

C

)

surf

I

CH (CH ) N3 2 11

CH

CH3

3

CH - CH=CH2 2

Br+

-

Bromuro de

dodecildimetilalilamonio

C= 87%

T = 25 °C

T = 75 °C

Cristales líquidos hexagonales

Bromuro de

didodecildimetilamonio

C= 60%

C= 80%

Cristales líquidos lamelares

C=70%T = 30 °C

T = 40 °C

T = 50 °C

Bromuro de

cetildimetiletilmetacrilatoamonio

Sui; Rizkalla; Charpentier. J. Phys. Chem. B (2006).

Sui; Charpentier, Rizkalla, Jennings, Acta. Cryst. E. (2006).

Ti6O6(OPri)6(OAc)6,

hexaprismane

shape

Hexamer Structure

Ti6O4(OBun)8(

Ac)8,

rutilane shape

Mechanism of Sphere vs. Fiber Self-

Assembly in scCO2

,

,

,

,

,

,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

&

&

&

&&&

&&&&&&&&&&&

&&&&&&

&&&

0.1 1 10 100 1000

1

10

100

%

Mó

du

lo (

Pa

)

G'

G"

25 wt% CTAB

T= 30 °C

,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,

&

&

&&&&&&&&&&&&&&&&&

&

1 10 100 1000

10

100

1000

%

Mód

ulo

(P

a)

G'

G"

25 wt% CTAB

T= 30 °C

TEOS/CTAB=0.303

, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

&

&

&&&&&&&&&&&&&&&&&&

1 10 100 1000

10

100

1000

%

Mód

ulo

(P

a)

G'

G"

25 wt% CTAB

T= 30 °C

TEOS/CTAB=0.303

TIME = 2 MONTHS

STRAIN SWEEP CTAB/WATER/TEOS SYSTEM

EFFECT OF THE TIME PREPARATION

'

'

'''' ' ' ' ' ' ' ' ' ' '

' ''''''''''''''

,

,

,

,,

,

,,,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

&

&

&

&&

&

&&

&&

&

&

&&&&&&&&&&&&&&&&&

0.1 1 10 100 1000

1

10

100

1000

1

10

100

1000

(rad/s)

Mód

ulo

(P

a)

G'

G"

25 wt% CTAB

T= 30 °C

TEOS/CTAT= 0.455

(Pa.s

)'

'

' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ' ''''''''

,

,

,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

&

&

&&

&&&

&&&&&&&&&

&&&&&&&&&&&&&&&

0.1 1 10 100 1000

0.01

0.1

1

10

100

1000

1

10

100

(rad/s)

Mód

ulo

(P

a)

G'

G"

25 wt% CTAB

T= 30 °C

TEOS/CTAT= 0.303

(Pa.s

)

'

'

'

'

'''' '

'

''''

'

' '

''''''''''''''

,

,,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,,

,,,,,,,,,,,,,,,,&

&

&

&

&&&&

&&&&&

&

&&&&&

&&&&&&&&&

&&&

0.1 1 10 100 1000

1

10

100

1000

10000

10

100

1000

10000

(rad/s)

Mód

ulo

(P

a)

G'

G"

25 wt% CTAB

T= 30 °C

TEOS/CTAT= 1.0

(Pa.s

)

FREQUENCY SWEEP CTAB/WATER/TEOS

SYSTEM

EFFECT OF TEOS/CTAB RELATION

7.8 7.6 7.4 7.2 7.0 ppm

30 wt% CTAT

TEOS/CTAT =0

NMR SPECTRA OF THE

CTAT/WATER/TEOS SYSTEM

TEOS/CTAT =0.5

,,,,,

,,,

,

,

,,,,,,,,,,,,,,,,&

&

&

&&&&

&

&&&&&&&&&&&&&&&&

&

&

0.1 1 10 100 1000

1

10

100

1

10

100

%

Mó

du

lo (

Pa

)

G'

G"

10% CTAT

T= 30 °C

TEOS/ CTAT =1.33

STRAIN SWEEP CTAT/WATER/TEOS SYSTEM:

EFFECT OF TEOS/CTAT RELATION

FREQUENCY SWEEP CTAT/WATER/TEOS SYSTEM:

EFFECT OF CTAT CONCENTRATION

AND TEOS/CTAT RELATION

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

0.001

0.01

0.1

1

10

n TEOS /n CTAT

R (

s )

wt% CTAT

3

15

30

DEPENDENCE OF R WITH TEOS/CTAT

RELATION

REFLEXIONES

¿MATEMATICAS APLICADAS

=

OPTIMIZACION DE RECURSOS?

PREGUNTA

Difusión del n-pentano en la cavidad de la zeolita

Difusión del metano en la cavidad de la zeolita. a) El metano lleva una velocidad inicial de 130, b) la velocidad es de 100, c) la velocidad es de 70 y d) la velocidad es de 63 (miliAngstroms/fs).

Energías para la difusión del metano cuando no pasa

a través del anillo

-140

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

0 100 200 300 400 500 600

Time(fs)

Rela

tive E

nerg

y(k

cal/m

ol)

vel6.3

vel6

vel5

vel4

Difusión de la molécula de isobuteno en un anillo de zeolita

Difusión del benceno en la cavidad de la zeolita

Difusión del etileno en la cavidad de la zeolita

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

0 100 200 300 400 500 600

Time (fs)

Rela

tive E

nerg

y (

kcal/m

ol)

benzene

methane

isobutene

n-pentane

ethylene

Representación de los valores de la energía para la interacción

de los hidrocarburos con el anillo de la zeolita a una velocidad

de 63 miliAngstroms/fs

Representación de los valores de la distribución de

carga para la interacción del n-pentano con el anillo

de la zeolita a una velocidad de 63

(miliAngstroms/fs)

-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0 100 200 300 400 500 600

Time(fs)

Mu

llik

en

Po

pu

lati

on

Ch

arg

e(e

)

c54

c50

c51

H-beta Li-beta Na-beta Cs-beta

Al-O4 1.76 1.83 1.82 1.76

O3-Al 1.97 1.85 1.84 1.76

O3-Ion 1.00 1.85 2.20 2.92

O4-Ion 2.24 1.89 2.27 3.00

Bond distances around of acid siteH-beta Li-beta Na-beta Cs-beta

Al 0.8000 1.2700 1.2160 1.1570

O3 -0.8264 -0.9500 -0.9790 -0.9190

Ion 0.6700 0.6030 0.8020 0.8220

O4 -0.6415 -0.9440 -0.9630 -0.9100

H15 0.4600 -0.1680 -0.1660 0.2160

Mulliken atomic charge distribution

FIGURE 2

-6.22

-5.72

-5.22

-4.72

-4.22

-3.72

-3.22

-2.72

-2.22

0 10 20 30 40 50 60

Atomic Number

En

erg

y (

HO

MO

-LU

MO

)

H

O

CNO

O

EtB

OEt

CNH

+ + H 2O

FIGURE 3

0

18

30

60

120

0

18

30

60

120

0

1830

60

120

0

1830

60120

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140

Time (minutes)

Yie

ld (

% w

eig

ht)

Zβ-Cs

Zβ-Na

Zβ-Li

Zβ-H

H 2O++

OEt

H

B

O

O

EtH

O

FIGURE 4

0

2

4

6

8

1 0

1 2

1 4

1 6

1 8

20

0 50 1 00 1 50 200 250 300 350 400

Time (minutes)

Yie

ld(%

we

igh

t)

Zβ-Cs

Zβ-Na

Zβ-Li

Zβ-H

EtO OE t

O O

H 2O++

OE t

H

OE t

O

BH

O

FIGURE 5

0

2

4

6

8

1 0

1 2

1 4

1 6

1 8

20

0 1 00 200 300 400 500

Time (minutes)

Yie

ld (

% w

eig

ht)

Zβ-Cs

Zβ-Na

Zβ-Li

Zβ-H

Analisis de la penca del agave salmiana

ESTADOS DONDE SE PRODUCE AGAVE

Analisis en el microscopio

Agave tequilana

Agave salmiana

RESULTADOS DE LAS DETERMINACIONES QUIMICAS

(ANALISIS BROMATOLOGICO)

NOTA: Falto hacer la corrección de ceniza, porque el contenido de fibra cruda es mayor del 8% (I need more leaf)

Nombre

Prueba

Filtro solo a

peso

constante

(g)

Muestra

(g)

Filtro con

muestra

(g)

Cantidad

obtenida

(g)

Promedio

%

Desviación

Estandar

19.127 0.714 19.232 14.706

37.419 0.936 37.553 14.316

28.608 1.072 28.765 14.646

77.160 3.106 77.491 10.657

88.501 3.176 88.846 10.863

40.262 2.034 40.908 31.760

37.488 2.004 38.095 30.289

25.596 1.001 25.967 37.063

29.813 1.005 30.190 37.512

25.686 1.009 26.084 39.445

29.335 1.069 30.192 80.168

29.515 1.070 30.333 76.449

29.797 1.051 30.629 79.163

77.070

76.360

81.560

1.461

1.826

1.716

Ceniza 14.56 0.21

Lignina 38.01 1.27

Extracto

etereo10.76 0.15

fibra cruda 31.02 1.04

Nitrogeno 1.67 0.19

Celulosa 78.59 1.92

Humedad 78.33 2.82

Higher concentration (0.14m/l)Lower concentration (0.036m/l)

Ti-Zr Binary Nanostructure

Ti:Zr =9:1, 5000 psig, Temp =60 C

MAQUINAS CIRCULARES

MÁQUINA CIRCULAR DE UNA FONTURA

MAQUINAS CIRCULARES

MÁQUINA CIRCULAR DE UNA FONTURA

MAQUINAS CIRCULARES

FONTURAS EN FORMA CIRCULAR

EXISTEN DIFERENTES DIÁMETROS

LA TELA QUE SE OBTIENE ES EN FORMA DE

TUBO

LA CARA EXTERIOR DEL TUBO DEL TEJIDO ES

EL LADO DERECHO Y EL REVÉS EL LADO

INTERIOR DEL TUBO

LA GALGA, ES EL NÚMERO DE AGUJAS EN UNA

PULGADA INGLESA (2.54 CM)

D

NG

MAQUINAS CIRCULARES

CLASIFICACIÓN

CILINDRO

CILINDRO Y PLATO

GRAN DIÁMETRO

CILINDRO Y PLATO

CILINDROPEQUEÑO

DIÁMETRO

CILINDRO FIJO

CILINDRO GIRATORIO

Abs

FTIR

num de onda

h

TURBIDIMETRÍA ppm

RMN

PLM

tiempo

dq

/dt

DSC

h

WAXS