https://hemerotecadigital.uanl.mx/files/original/312/20791/Ingenierias_2015_Ano_18_No_68_Julio-Septiembre.pdf ceb2c930295163a5abfdef0bd82124f7 PDF Text Text ��68 Contenido Julio-Septiembre de 2015, Año XVIII, No. 68 2 3 6 15 23 32 41 52 57 59 60 63 64 Directorio Editorial: Formación Internacional Arnulfo Treviño Cubero La luz en la cultura Azteca-Mexica Paola Angelica Sosa Salazar, Oscar Rene González López Distribución de modos transversales e híbridos en la dirección de propagación en una fibra óptica Vidal Alfredo Trejo Rocha, Maripaz Moreno Díaz, Norma Patricia Puente Ramírez Vulnerabilidad sísmica de la infraestructura del sector urbano en Girardot-Cundinamarca Aldemaro Gulfo Mendoza, Luis Fernando Serna Hernández Comportamiento elástico y morfológico de compuestos polipropileno-grafeno Mayra Iveth Llamas Hernández, Carlos Alberto Guerrero Salazar, Martín Edgar Reyes Melo, Juan Francisco Luna Martínez Propiedades de pastas de cementos modificados con residuos industriales Rodrigo Puente Ornelas, Leonardo Chávez Guerrero, Gerardo Fajardo San Miguel, Alejandro Trujillo Álvarez, Herlinda María Delgadillo Guerra Eventos y reconocimientos Titulados a nivel Maestría en la FIME-UANL Acuse de recibo Colaboradores Información para colaboradores Código de ética Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Año XVIII, No. 68 3 �DIRECTORIO Ingenierías, Año XVIII, N° 68, julioseptiembre 2015. Es una publicación trimestral, editada por la Universidad Autónoma de Nuevo León, a través de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. Domicilio de la Publicación: Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Pedro de Alba S/N, Edificio 7, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 66450. Teléfono: +52 (81) 83294020 Ext. 5854, Fax +52 81 83320904. Editor responsable: Dr. Juan Antonio Aguilar Garib. Reserva de derechos al uso exclusivo No. 04-2011-101411064600-102, ISSN: 1405-0676. Número de certificado de licitud de título y contenido: 15,525, otorgado por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. Registro de marca ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial: En trámite. Impresa por: Impresos Baez, Jesús M. Garza 3219 Oriente, Col Francisco I. Madero, Monterrey Nuevo León, México, C.P. 64560. Fecha de terminación de impresión: 15 de julio de 2015. Tiraje: 800 ejemplares. Distribuido por: Universidad Autónoma de Nuevo León, a través de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Pedro de Alba S/N, Edificio 7, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, México, C.P. 66450. Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura del editor de la publicación. Prohibida su reproducción total o parcial de los contenidos e imágenes de la publicación sin previa autorización del Editor. Impreso en México Todos los derechos reservados © Copyright 2015 revistaingenierias@uanl.mx UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN Dr. Jesús Ancer Rodríguez Rector M.E.C. Rogelio G. Garza Rivera Secretario General Dr. Juan Manuel Alcocer González Secretario Académico Lic. Rogelio Villarreal Elizondo Secretario de Extensión y Cultura Dr. Celso José Garza Acuña Director de Publicaciones FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA Dr. Jaime A. Castillo Elizondo Director Dr. Juan Antonio Aguilar Garib Editor responsable M.C. Cyntia Ocañas Galván M.C. Jesús G. Puente Córdova Daniela Gutiérrez Dimas Redacción Gregoria Torres Garay Tipografía y formación M.A. José Luis Martínez Mendoza Diseño M.C. Adán Ávila Cabrera Fotografía Ing. Cosme D. Cavazos Martínez Webmaster María de los Ángeles Baez Acuña Impresor CONSEJO EDITORIAL INTERNACIONAL Dr. Mauricio Cabrera Ríos, Puerto Rico. UPRM / Dr. Cezar Henrique Gonzalez, Brasil. UFPE, Recife-Pernambuco / Dra. Ruth Kiminami, Brasil. UFSC, San Pablo / Dr. Juan Jorge Martínez Vega, Francia. Universidad de Toulouse III / Dr. Juan Miguel Sánchez, USA. UT-Austin / Dr. Zarel Valdez Nava, Francia. UPS-INPT-LAPLACE-CNRS CONSEJO EDITORIAL MÉXICO Dr. Jesús González Hernández, CIMAV / Dr. Benjamín Limón Rodríguez, FIC-UANL / Dr. José Rubén Morones Ibarra, FCFM-UANL / Dr. Ubaldo Ortiz Méndez, FIME-UANL / Dr. Miguel Ángel Palomo González, FACPYA-UANL / M.I.A Roberto Rebolloso Gallardo, FFYL-UANL /Dr. Félix Sánchez De Jesús, ICBI-UAEH / Dr. Ernesto Vázquez Martínez, FIME-UANL COMITÉ TÉCNICO Dr. Efraín Alcorta García, FIME-UANL / Dr. Rafael Colás Ortiz, FIME-UANL / Dr. Jesús De León Morales, FIME-UANL / Dr. Virgilio Ángel González González, FIME-UANL / Dr. Carlos Alberto Guerrero Salazar, FIME-UANL / Dra. Oxana Vasilievna Karissova, FCFM-UANL / Dr. Francisco Eugenio López Guerrero, FIME-UANL / M.C. Gabriel Martínez Alonso, FIME-UANL / Dr. Martín Edgar Reyes Melo, FIME-UANL / Dr. Roger Z. Ríos Mercado, FIME-UANL / Dr. Juan Ángel Rodríguez Liñan, FIME-UANL. 4 Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Año XVIII, No. 68 �Editorial: Formación Internacional Arnulfo Treviño Cubero Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Arnulfo.Trevinoc@uanl.mx La educación superior en México está enfrentando diversas demandas sociales que son consecuencia de un entorno que cambia rápidamente, como resultado, entre otros factores, de los procesos de globalización; del desarrollo de la sociedad del conocimiento; de la innovación científico-tecnológica; de las veloces transformaciones en la estructura del mercado laboral y de las ocupaciones; de una mayor exigencia por la pertinencia y calidad de la educación que imparten. Una exigencia del mundo globalizado es que las instituciones de educación superior mexicanas formen profesionistas que sean competentes a nivel internacional, lo cual significa que sus egresados deben tener los mismos conocimientos, habilidades, destrezas y actitudes, que los que se forman en escuelas extranjeras, para lo cual, se hace necesario contar con programas educativos pertinentes que atiendan a las necesidades que ahora se presentan, la capacitación y actualización de la planta docente, el contar con cuerpos académicos consolidados, en consolidación y en formación, con líneas de generación y aplicación del conocimiento acordes a los programas educativos y que integren a los profesores según su perfil participando en redes temáticas interinstitucionales, formar células académicas de colaboración que contribuyan a la propuesta de proyectos de investigación, desarrollo e innovación (I+D+I) entre dependencias e instituciones nacionales e internacionales, que tenga por resultado la movilidad académica en general, la codirección de tesis y trabajos de divulgación, entre otros. Esto se consigue a través de diseños curriculares adecuados y de la capacitación de profesores para que ofrezcan los elementos que ese tipo de formación requiere. Adicionalmente a la formación en las aulas, se tienen seminarios, conferencias y cursos que están dictados por profesores de otras instituciones educativas. También existe la intención de que los estudiantes tengan contacto directo con el medio académico de otras instituciones, por lo que es cada vez más común que haya programas educativos que consideran la movilidad académica de estudiantes, la cual consiste en que ellos realicen parte de su formación integral, tomando cursos o realizando prácticas, en otras organizaciones del extranjero. Los estudiantes que participan en esta actividad representan a su institución de origen, por lo que se requiere un proceso de selección cuidadosa de los candidatos que asegure el mejor aprovechamiento de esta oportunidad para complementar la formación, lo cual requiere que los profesores conozcan bien sus implicaciones. Los profesores que participan en este programa tienen conocimiento de cómo funcionan las cosas en otros países, especialmente aquellos Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Año XVIII, No. 68 5 �Formación Internacional / Arnulfo Treviño Cubero. a los que la movilidad está orientada, por lo que pueden validar y promover las actitudes necesarias en los estudiantes a los que ya se les ha detectado cierto interés y sobre todo, capacidad para aprovechar esa experiencia. Esto significa que la interacción entre profesores y estudiantes es indispensable, ya sea informalmente o mediante la tutoría, individual o por grupos de profesores. La tutoría es una actividad que no se da por decreto, en diversos cursos y diplomados se hace mención de un aspecto empático entre el tutor y el tutorado. La vocación de un profesor lo distingue de un empleado, un profesor termina satisfecho de su clase cuando siente que ha logrado transmitir algo que ayudará a los estudiantes a construir las competencias que correspondan a su curso. Esta misma vocación hace que un profesor note que en su grupo hay ciertos estudiantes que tienen facilidad o talento para entender los temas en los que él trabaja, lo que hace que se conozcan mejor, de manera que sin realmente proponérselo se da una labor de tutoría, que lleva a que el profesor le ofrezca más información que promueva ese talento. ¿Qué más hace este profesor para promover ese interés? entre otras cosas, le recomienda material complementario, lo invita a que tome clase con ciertos profesores con los mismos intereses, lo motiva para que aprenda otro idioma, lo entera de convocatorias. La vocación del profesor hace que además de detectar el talento, trate de cultivarlo y promoverlo, mediante la guía y ejemplo, para lograr la formación integral del estudiante. Uno de los elementos más importantes en la vida de un profesor es su libertad para emprender iniciativas, no se requiere un programa especial para que realice esta labor académica, ya que por la naturaleza de su misión, las instituciones de educación dejan ese espacio para actuar. ¿Qué pasaría si hubiera un sistema que impidiera al profesor ayudar a un estudiante debido a que no es su tutor asignado? Eso no funcionaría, y por eso los programas de tutoría institucionales siempre dejan cierta flexibilidad en esta relación, de manera que se procura que en efecto los tutores y sus tutorados se identifiquen ellos mismos. De la misma forma que los profesores realizan tutoría individual, la flexibilidad académica de las instituciones favorece que la tutoría también sea realizada por algún grupo de profesores hacia grupos de estudiantes. En ambos casos parte del objetivo es identificar a aquellos que tienen el talento, el deseo y la capacidad (hay que querer y hay que poder), y los que tienen áreas de oportunidad, para poder establecer el mejor entorno para que aprovechen los diversos programas especiales que son parte de los modelos de formación integral y que incluyen actividades académicas, artísticas y deportivas. Estas actividades se promueven a través de programas de talentos y de movilidad, y particularmente en la FIME, mediante reconocimientos como el grupo de los 100 y el reconocimiento al mérito académico. Estos programas tienen la intención de encontrar a esos estudiantes adecuados en una etapa temprana, en los primeros semestres, para que se desempeñen con éxito durante sus estudios. La ventaja de que esta tarea se haga en una etapa temprana es que los estudiantes podrían poner en práctica el consejo, dado a través del ejemplo y no sólo mediante las palabras, de los profesores, a tiempo para poder disfrutar de los beneficios de estos programas. Por ejemplo, un estudiante que aspira a participar en el programa de movilidad tendría tiempo para dedicar el esfuerzo necesario para cumplir con los requisitos de tal aspiración. 6 Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Año XVIII, No. 68 �Formación Internacional / Arnulfo Treviño Cubero. Este búsqueda inicia con el proceso normal de admisión de la institución, y después, los profesores que imparten clases en ciencias básicas, son los que tienen la primera oportunidad para detectar a los estudiantes cuyas actitudes y valores son propicias para que tengan una formación sólida, por supuesto integral, para que se desarrollen adecuadamente en cualquiera de los programas en que participen, ya sea durante su estancia como estudiantes, como en su vida profesional. Una limitación para lograr que todos los estudiantes participen en el programa de movilidad es la capacidad de las instituciones receptoras, por lo que no es posible que todos los estudiantes estén en el programa de movilidad. Sin embargo, esta condición no es una limitante para que todos los estudiantes reciban los elementos de construcción de competencias de nivel internacional. Esto también significa que los estudiantes que no participan en el programa de movilidad no se ven perjudicados porque la formación que tienen al cursar su carrera es de tipo internacional, ya que la currícula está diseñada tomando en cuenta esa exigencia, por lo que aun los estudiantes que no vayan al extranjero reciben esa formación, para que sean competentes a nivel internacional. La diferencia está en la experiencia misma, que es deseable, pero no en la formación. Sin restar importancia al programa de movilidad, se debe tener presente que es sólo uno de los elementos de auxilio en la formación internacional de los estudiantes, que es altamente deseable, mas no indispensable, dado el diseño de las curriculas. Lo que sí es indispensable es que los estudiantes y sus tutores tengan buena comunicación, que los tutores promuevan la formación internacional y tener una estructura, en base a las academias, para dar el seguimiento y realizar las acciones necesarias para que los estudiantes vayan desarrollando las competencias previstas en la currícula. Es claro que las competencias internacionales de los ingenieros tienen una fuerte acentuación sobre las ciencias básicas, por lo que se debe procurar en las instituciones de educación superior, las condiciones que aseguren que todas las academias, con sus profesores, trabajen en favor de la formación de ingenieros con competencias internacionales con especial atención en las ciencias básicas. Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Año XVIII, No. 68 7 �La luz en la cultura AztecaMexica Paola Angélica Sosa Salazar, Oscar René González López Instituto Nacional de Antropología e Historia, Museo del Templo Mayor, México paola_sosa@inah.gob.mx RESUMEN Con motivo del Año Internacional de la Luz, se ha publicado una variedad de documentos sobre su naturaleza, la visión de diferentes culturas, así como las tecnologías basadas en ella. La parte visible del espectro electromagnético es la más conocida y con el que mayor relación tienen las culturas, asociándolo al sol, al fuego, a los cuerpos celestes que reflejan la luz del sol y a otros objetos incandescentes. Dada la importancia de nuestro país en la propuesta para que la Asamblea General de las Naciones Unidas proclamara el año 2015 como el Año Internacional de la Luz y las Tecnologías basadas en Luz, consideramos oportuno hacer una mención general de lo que significa la luz para la cultura Azteca-Mexica, incluyendo una propuesta reciente sobre espejos de agua. PALABRAS CLAVE IYL2015, luz, Azteca, Mexica. ABSTRACT After The International Year of Light and technologies based on Light, several documents about its nature, the vision of different cultures, as well as technologies based on ti, have been published. The visible portion of the electromagnetic spectra is the best known, with the greatest relation with cultures in association with the sun, the fire, the celestial bodies that reflect light, and other incandescent objects. Given the importance of Mexico in the proposal for having the International Year of Light and Technologies based on Light 2015 proclaimed by The General Assembly of The United Nations, we consider the opportunity for making a general mention of the meaning of the light for the Aztecan-Mexian, including a recent proposal about water mirrors. KEYWORDS IYL 2015, light, Aztecs, Mexicas. INTRODUCCIÓN 2015 ha sido proclamado el Año Internacional de la Luz y las tecnologías basadas en la luz por la 68 Asamblea General de la Naciones Unidas, reconociendo con esta decisión la importancia de la luz en la vida de la humanidad, sus sociedades y sus retos tecnológicos. La luz ha sido esencial en la vida del hombre desde sus orígenes, su manipulación permitió el nacimiento de las civilizaciones 6 Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �La luz en la cultura Azteca-Mexica / Paola Angélica Sosa Salazar, et al. y su desarrollo es una constante en la historia del mundo. En este contexto abordaremos el concepto de luz en una cultura emblemática de la identidad nacional, los azteca-mexicas, explorando su relación con la luz como energía divina y algunos usos cotidianos. Sin pretender un texto de investigación científica, revisaremos desde la traducción de los textos en lengua náhuatl proporcionados por los informantes de Sahagún, como los Mexicas crearon su imaginario social en torno a la luz. “In Tlamatini: Tlavilli ocult, tomovacocult hapocyo”. “El sabio: una luz, una tea, una gruesa tea que no ahuma”. Informantes de Sahagún, tr. M-León Portilla ORIGINARIOS DE LA LUZ Habitar el altiplano mexicano era vivir en contrastes de colores, expuestos a tonalidades, a luces que partían el día, la luz era sinónimo de sabiduría, tanto que define al filósofo (Tlamatini), así como define las transiciones de tiempo y espacio, gestación y ocaso, ya que para los mexicas el universo existía gracias al movimiento y este era el resultado de dos fuerzas complementarias que se confrontaban eternamente en su lucha por ocupar el lugar del otro. Estas energías eran básicamente la luz y la oscuridad, elementos que relacionaban a estas fuerzas como el frío y el calor, el día y la noche, lo femenino y los masculino entre otros. “Se dice que cuando aún era de noche, cuando aún no había día, cuando aún no había luz, se reunieron, se convocaron los dioses allá en Teotihuacan” Informantes de Sahagún Los diferentes textos recuperados por Sahagún, Duran, Torquemada y los frailes franciscanos revelan claramente el proceso de explicación empírica de la realidad. Entretejida la observación de la naturaleza, la humanización de la misma se va construyendo la Ciencia Mexica que da sentido a la existencia. Inmersos en una cuenca rodeada de volcanes no es de extrañar que la observación y estudio Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 del comportamiento vulcanológico identifique la antigüedad de la tierra siendo precisamente el Huehuetéotl (Dios viejo) la deidad antigua, la primera luz que calienta y da vida, la que ha sido dada a los hombres, su abuelo, un señor del tiempo, eje que como sea denota la eternidad. Huehuetéotl es considerado manifestación luminosa y terrestre del Ometéotl, ese ser originario que las crónicas de Cuahutitlán: 1 “Y se refiere, se dice 2 que Quetzalcóatl, invocaba, hacía su dios a algo (que está) en el interior del cielo. 3 a la del faldellín de estrellas, al que hace lucir las cosas; 4 Señora de nuestra carne, Señor de nuestra carne; 5 la que está vestida de negro, el que está vestido de rojo; 6.-La que ofrece suelo (o sostiene en pie) a la tierra, y que la cubre de algodón. 7.-Y hacia allá dirigía sus voces, así se sabía, hacia el lugar de la Dualidad, el de los nueve travesaños con que consiste el Cielo... “ Transcripción de Miguel León Portila en Lafilosofia Náhuatl estudiada en sus fuentes Padre y Madre de los dioses, Ometéotl vive en el ombligo del cielo y es luz, tanto como obscuridad, la crónica de Cuahutitlán lo define claramente: 1 “Madre de los dioses, padre de los dioses; el dios viejo, 2 tendido en el ombligo de la tierra, 3 metido en un encierro de turquesas. 4 El que está en las aguas color de pájaro azul, el que está encerrado en nubes, 5 el dios viejo, el que habita en las sombras de la región de los muertos, 6 el señor del fuego y del año.” Simultáneamente, padre y madre (Ometéotl) han dado vida a todo cuanto existe y en el principio hicieron el fuego, el sol, la luz. 2 y todos cometieron a Quetzalcóatl y a Uchilobi (Huitzilopochtli), que ellos dos lo ordenasen, y estos dos, por comisión y parecer de los otros dos, hicieron luego el fuego, y fecho, 7 �La luz en la cultura Azteca-Mexica / Paola Angélica Sosa Salazar, et al. hicieron medio sol, el cual por no ser entero no relumbraba mucho sino poco. Transcripción de Miguel León Portila en La filosofía Náhuatl estudiada en sus fuentes. Creaciones binarias, fuego y sol, hombre y maíz, pareciera un eje de significación donde un elemento alimenta al otro. El fuego primigenio esta ahí, desde el origen, desde el “ombligo” mientras las otras luces “los tezcatlipocas” toman su lugar, en especial Quetzalcóatl el venus mexicano, la estrella de la mañana, la luz vespertina, la serpiente que combate al jaguar, cuya piel es un cosmos invertido, un mapa de las estrellas. El rojo amanecer que se puede observar en el oriente definido por Tezcatlipoca rojo siempre mantiene la obscuridad al norte, permanente de tal que sólo puede ser clareada avanzada la mañana, sin embargo permite siempre la presencia de Venus, estrella matutina y vespertina, según la cuenta de los días. El azul permanente reflejo de luz que todo el año esta presente y sólo se tiñe con los contrastes de la lucha entre el día y la noche variando desde el rojo sanguíneo hasta el morado nocturnal, es el Huitzilopochtli cara del sur. Ahora el universo tiene colores y luces contrastantes que solo quienes han vivido en campo abierto podrían confirmar, quienes han podido amanecer en la cima de la montaña saben que esta coloración no es casualidad. La observación de los colores de las luces de la naturaleza tiene implícita la concepción de movimiento pero las luces creadoras aun no han sido perfeccionadas y los Dioses se reunieron en Teotihuacan para una nueva creación. “Llegada la media noche, todos los dioses se pusieron en derredor del hogar que se llamaba. En este lugar ardió el fuego cuatro días... y luego hablaron...” “Después que ambos se hubieron arrojado en el fuego, y que se habían quemado, luego los dioses se sentaron a esperar a qué parte vendría a salir el Nanahuatzin.” “Habiendo estado gran rato esperando, comenzóse a poner colorado el cielo, y en todas partes apareció la luz del alba.” 8 “...miraron a todas partes volviéndose en derredor, mas nunca acertaron a pensar ni a decir a qué parte saldría, en ninguna cosa se determinaron; algunos pensaron que saldría de la parte norte, y paráronse a mirar hacia él: otros hacia medio día, a todas partes sospecharon que había de salir; porque por todas partes había resplandor del alba; otro se pusieron a mirar hacia el oriente, y dijeron aquí de esta parte ha de salir el sol. “ “...los que miraron hacia el oriente fueron Quetzalcóatl, que también se llama Ecatl, y otro que se llama Tótec... y cuando vino a salir el sol, pareció muy colorado, y que se contoneaba de una parte a otra, y nadie lo podía mirar, porque quitaba la vista de los ojos, resplandecía, y echaba rayos de sí en gran manera, y sus rayos se derramaron por todas partes...” Citado por Miguel León Portilla en su folosofia Náhuatl El alba luz total que inunda todo el universo, sólo opacada por el rojo sol del oriente previsualizado por Quetzalcóatl, da fundación al quinto sol denominado Nahui Ollin o sol de movimiento y el Códice Matritense (figura 1) lo relata: “al principio el quinto Sol no se movía: “entonces, dijeron los dioses, ¿cómo viviremos? ¡No se mueve el Sol!” Para darle fuerzas se sacrificaron los dioses y le ofrecieron su sangre. Por fin sopló el viento y “moviéndose, siguió el Sol su camino” “ Citado por Miguel León Portilla en su filosofía Náhuatl La lectura de este fragmento del Códice Matritense nos permite ingresar el concepto de movimiento a la explicación simbólica de la realidad mexica. Movimiento---> vida Sangre = alimento Alimento----> vida Para lo cual se requiere de un ejercicio transformacional que pasa del estado de “no vida” al estado de vida por medio de la ingesta de la sangre derramada en sacrificios. Existe pues una correlación de elementos luminosos que se articulan con otros elementos Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �La luz en la cultura Azteca-Mexica / Paola Angélica Sosa Salazar, et al. Fig. 1. Códice Matritense. naturales; unos les contienen, otros les animan, y valga decir que, por lo mismo los reflejan. Establecer la fundamentación del mundo desde estas relaciones, implica un ejercicio que define no solo los principios de interacción manifestados claramente en la construcción del imaginario mexica sino también la jerarquización de la vida cotidiana. Brevemente sintetizaremos como cada fenómeno luminoso, cada manifestación de soles, estrellas, planetas y demás quedan jerarquizados y por tanto también entrelazados. El codice Vaticano muestra claramente esta integración. En el primer cielo, el cielo inferior, el que todos vemos: es éste aquel por donde avanza la luna (llhuícatl Metztli) y en el que se sostienen las nubes. El códice Matritense lo describe: 1 ”Cuando la luna nuevamente nace, parece como un arquito de alambre delgado, aún no resplandece, y poco a poco va creciendo, 2 a los quince días es llena, y cuando ya lo es, sale por el oriente. Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 3 A la puesta del sol parece como una rueda de molino grande, muy redonda y muy colorada, 4 y cuando va subiendo se para blanca o resplandeciente; aparece como un conejo en medio de ella, y si no hay nubes, resplandece casi como el sol a medio día; 5 y después de llena cumplidamente, poco a poco se va menguando hasta que se va a hacer como cuando comenzó; 6 dicen entonces, ya se muere la luna, ya se duerme mucho. 7 Esto es cuando sale ya con el alba, y al tiempo de la conjunción dicen: “ya es muerta la luna”. Toda la observación empírica de los tlamatimini mexicas está basada en que la luminosidad define tonalidades, equiparadas con procesos de vida y muerte. En el segundo cielo se encontraba el faldellín de estrellas, manifestación femenina de Ometéotl y divide dos grandes campos Las estrellas del Norte o Centzon Mimixcoa y las estrellas del sur CetzonHuitznahua. Y de aquí toda la visualización de estrellas y constelaciones que dan forma al ciclo de 52 años mediante el movimiento de las Tianquiztli o pléyades que determinaban el encendido del fuego nuevo. Los informantes de Sahagún relatan el tercer cielo 1 ”El Sol, águila con saetas de fuego, 2 Príncipe del año, dios. 3 Ilumina, hace resplandecer las cosas, las alumbra con sus rayos. 4 Es caliente, quema a la gente, la hace sudar, vuelve moreno los rostros de la gente, los ennegrece, los hace negros como el humo”. Descripciones que definen la acción de la luz primigenia de esa creación de los Dioses que integra no solo el tránsito de la noche al día, dominio de Tonatiuh, mas el cuarto cielo es el terreno de Venus la huey citlallin o estrella grande Existen trece cielos en la cosmogonía mexica, pero hasta aquí queda la fuerza de la luz manifestada en el sol y las estrellas, protagonistas de la gran batalla de los Dioses, de la alternancia de los elementos. La lengua, que da cuenta de la visión permanente de la luz y las palabras derivadas de la raíz sustantiva, 9 �La luz en la cultura Azteca-Mexica / Paola Angélica Sosa Salazar, et al. nos permite aproximarnos a la complejidad del pensamiento azteca-mexica. Podemos entender claramente que la luz tiene su origen en lo que baja y va adquiriendo modificaciones tanto simbólicas, como descripciones físicas que derivan en la cualidad del espejo. De aquí la existencia del concepto Tezcatlanextia “el espejo que hace aparecer las cosas” ve su origen etimológico en la palabra Tlanextia. Pero va más allá de una simple palabra compuesta designa al instrumento que refleja iluminando la vida pero baja la inevitable dualidad mexica coexiste con Tezcatlipoca “el espejo humeante” el cual obscurece con su humo la creación. Tezcatlipoca, nombre dado a los hijos de Ometéotl, el blanco, el negro, el rojo y el azul, representaciones de las diferentes tonalidades de luz que manifiestan los cuatro momentos geosolares. Este complejo de observaciones de la naturaleza en que vivían los mexicas y que se manifiesta en la reinterpretación lingüística y simbólica por medio de historias mitológicas que explican su realidad, propósito y destino en tanto pueblo predestinado por los dioses para llevar “la luz” a otros pueblos. Ahora el espejo (valga decir el reflejo) es un elemento fundamental para comprender el universo esta naturaleza de la tezcatlanextia para crear, y para ocultar. La arquitectura es siempre un reflejo de la cultura, da cuenta físicamente de las respuestas del ser humano a su presencia en el medio ambiente, ya sea para integrarse a él o para modificarlo. Palabra Carga semantica (no Nahuatl significado) Tlani Lo que baja Tlane (ci) Luz que rompe el día (alba) Tlanecitia Luz que rompe la obscuridad Tlanextli Luz Radiante Tlanextia Alumbrar Tlanextilia Transitivo de alumbrar (lo que va alumbrando) Tlanexilia Amanecer Tlanex yotl El resplandor (lo que es luz) El análisis es nuestro sobre un corpus presentado en el texto “An Analitical Dictionary of Nahuatl” de Francés Kattunen. 10 En la cultura azteca-mexica donde todo es resultado de esta ciencia empírica, nacida de la observación y resemantizada desde el ejercicio simbólico de las fuerzas naturales es evidente que los procesos urbanísticos estaríaninmersos en esta acción creadoraocultanten de la Tezcatlanextia. Es Teotihuacan el modelo de desarrollo arquitectónico más antiguo donde la construcción de edificios ceremoniales como las pirámides reproducciones humanas de los cerros donde viven los dioses “Altépetl” en tanto centros de habitat y de poder político contrastan con las habitaciones de los hombres comunes, agrupados en barrios, según su oficio, según su linaje y casta, según su origen étnico. No observaremos ahora los Altépetl y sus maravillosos efectos luminosos que sin duda son ejemplo de observaciones transmitidas generacionalmente por medio de tradición oral y confirmada por recientes estudios arqueoastronómicos, sino que nos concentráremos en el modelo constructivo y de iluminación de los centros poblacionales que aun conservamos como Zacuala, Tepantitla Atetelco y que nos permiten rastrear ejes arquitectónicos que llegan hasta Tula la grande en el palacio quemado y la casa de las águilas en el complejo del Templo Mayor, centro político ceremonial de la Gran Tenochtitlán. Cada casa es un elemento de reordenación entre los mundos y desde luego habría que incluir dos elementos esenciales, la luz eje de comunicación y convivencia y el agua eje de articulación e integración por medio del anillo de agua y del teoatl unificador universal. Una forma de encontrar si el principio de los espejos de agua es real, es analizando la planta de un edificio en Zacuala (figura 2) cercano al centro de poder teotihucano. Podemos observar hoy día los basamentos y pies de los muros que forman parte de este edificio, así como las plataformas que sostenían los muros por donde penetraba la luz que se reflejaba en espejos de agua que hoy claramente se pueden observar. Sabemos que no son patios hundidos por la profundidad de los espacios, las reconstrucciones han mostrado como Zacuala tenia esos tragaluces y evidentemente han quedado descubiertas las coincidencias entre las áreas con columnas y esas poco profundas áreas hundidas donde seguramente Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �La luz en la cultura Azteca-Mexica / Paola Angélica Sosa Salazar, et al. se reflejaba el agua durante el día coloreando los rojos muros de las habitaciones teotihuacanas. Manifestaciones internas de la Ilhuica-atl que refleja claramente esas TezcaTlanextlia integando a las fuerzas de los Dioses dentro del recinto no solo iluminando la habitación sino tambien coexistiendo. Teotihuacán sería abandonado y posteriormente en Tula, la grande, se construiría la ciudad Tolteca que asume su herencia teotihuacana y sin sorpresas aparece recurrentemente la formación de estos espacios bordeados por columnas y con espejos que quizá podríamos llamar versiones terrenales y domésticas del Tezcatlanextia espejo creador (figura 3). Tres grandes espacios alineados con las mismas dimensiones y donde aún más claramente que en Zacuala se notan las diferencias estructurales en cuanto a la profundidad de los basamentos. Claramente definidos los cuadros centrales de Tula son esos posibles espejos de agua que reflejarían el cosmos. Y son precisamente los Mexicas, habitantes de Tenochtitlan, quienes asumen su herencia tolteca, teotihuacana, y la construcción del edificio de las águilas (figura 4); habría de ser en definitiva la manifestación más patente en la arquitectura de esta relación. Hay evidencia arqueológica de que ciertamente estos espacios hundidos pudieron haber estado llenos de agua pues algunos están conectados a un drenaje subterráneo como en el caso de Templo Mayor y Teotihuacán por lo que seguramente reflejaban no Fig. 2. Izq. Reconstrucción de la Planta de Zacuala. Der. En los círculos se presentan las columnas que sostendrían los tragaluces donde se ubican los espejos de agua (abajo). Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 11 �La luz en la cultura Azteca-Mexica / Paola Angélica Sosa Salazar, et al. Fig. 3. Palacio Quemada en Tula la grande. solo las luces diurnas, sino también las luces del faldellín de estrellas, femineidad de Ometéotl. Más aún hay elementos que discernir, si estos espacios eran meramente fuentes de iluminación o tenían funciones más ceremoniales, como el baño ritual tal vez. COMENTARIOS FINALES Aunque no hay evidencia narrativa que cite o estudie la iluminación con espejos de agua, en refuerzo de esta hipótesis aquí planteada se puede recurrir a un ejercicio práctico en el mundo moderno que muestra que los espacios cerrados pueden ser iluminados por espejos de agua. El caso de la arquitectura de Luis Barragán, diseñador de la obra, nos permite comprender como se utiliza el balance de los espacios cerrados con los espejos de agua. “La casa Guilardi” (figura 5) es un ejemplo claro de como se utilizan los espacios de agua, los tragaluces en un universo que el mismo Fig. 4. Espejo de agua en la casa de las águilas con sus basamentos para columnas. 12 Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �La luz en la cultura Azteca-Mexica / Paola Angélica Sosa Salazar, et al. Barragán definiera como espiritual de diálogo entre silencios. Los Tlamatimine en tanto “dadores de luz”, tenían tanto la función de científicos modernos, descriptores de la realidad, pero en la medida de vivir en un mundo simbólico, reinterpretan la realidad, toman la misma observación de su propia humanidad y dotan de formas y relaciones humanizadas a esas fuerzas de la naturaleza. La lengua misma da cuenta de estas observaciones, dota de una riqueza extraordinaria a los conceptos relacionados con la luz desde el origen [tlani] lo que baja, hasta la construcción del tezcatlanextia (espejo creador). De igual forma que la lengua da cuenta en si misma de la observación empírica del universo, las construcciones dan cuenta de como se aplicaba la experiencia mítica en el diario vivir de las sociedades mesoamericanas. Aplicando estructuras arquitectónicas que reflejan por medio de espejos de agua, no solo la luz solar, o la luz nocturnal, sino que, constituyendose en aplicaciones simbólicas, dan cuenta del reflejo como elemento creador universal. Aun es necesario continuar la búsqueda de textos que permitan consolidar esta visión míticoarquitectónica, pero con lo que se ha descrito aquí queda evidente el interés de las culturas antiguas por la luz. Fig. 5. Fuente de la casa Guilardi Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 BIBLIOGRAFÍA Clavijero, Francisco Javier, Historia antigua de México, México, Editorial Porrúa, 1981. (Colección Sepan Cuantos, núm. 29). Durán, Fray Diego, Historia de las Indias de Nueva España e islas de tierra firme, 2 vols. y atlas, México, publicados por José F. Ramírez, 18671880. (Nueva edición preparada por Ángel M.ª Garibay, México, Editorial Porrúa, 1967-1968). Estudios de Cultura Náhuatl, México, UNAM, Instituto de Investigaciones Históricas, 18 vols., México, 1959-1985. Florescano, Enrique, (2009) “Nueva imagen del Estado teotihuacano” [en línea]. Revista de la Universidad de México. Nueva época. Septiembre 2009, No. 67 <http://www.revistadelauniversidad. unam.mx/6709/flores cano/67florescano.html>. León-Portilla, Ascensión H. de, “Bibliografía lingüística nahua”, Estudios de Cultura Náhuatl, México, UNAM, Instituto de Investigaciones Históricas, 1972, vol. X, p. 409-411. León-Portilla, Miguel, La filosofía náhuatl, estudiada en sus fuentes, 6.ª edición. México, UNAM, Instituto de Investigaciones Históricas, 1983. León-Portilla, Miguel, Los antiguos mexicanos, a través de sus crónicas y cantares, 4.ª edición. México, Fondo de Cultura Económica, 1981. LEÓN-PORTILLA, Miguel, De Teotihuacán a los aztecas. Fuentes e interpretaciones históricas, México, UNAM, Instituto de Investigaciones Históricas, 1972. LEÓN-PORTILLA, Miguel, Totlecáyotl, aspectos de la cultura náhuatl, 2.ª edición. México, Fondo de Cultura Económica, 1983. LEÓN-PORTILLA, Miguel, y Salvador MATEOS HIGUERA, Catálogo de los códices indígenas del México antiguo, México, Suplemento del Boletín Bibliográfico de la Secretaría de Hacienda, 1957. MOTOLINÍA, Fray Toribio, Historia de los indios de la Nueva España, México, Editorial Chávez Hayhoe, 1941. OROZCO y BERRA, Manuel, Historia antigua y de la Conquista de México, 4 vols. 1.ª edición, México, Editorial Porrúa, 1959. 13 �La luz en la cultura Azteca-Mexica / Paola Angélica Sosa Salazar, et al. SAHAGÚN, Fray Bernardino de, Historia general de las cosas de Nueva España, 4 vols., preparada por Ángel M.ª Garibay K., México, Editorial Porrúa, 1956. TORQUEMADA, Fray Juan de, Monarquía indiana, 2 vols., reproducción de la edición de Madrid, 1723, introducción por Miguel León-Portilla, México, Editorial Porrúa, 1969. Anales de Cuauhtitlán, en Códice Chimalpopoca, edición fototipia y traducción de Primo Feliciano Velázquez, Mé xico, UNAM, Ins tituto de Investigaciones Históricas, 1945. (Hay reimpresión hecha por el mismo Instituto, 1971.) Códice Aubin, Historia de la Nación Mexicana, edición, introducción, versión paleográfica y traducción de Charles E. Dibble, Madrid, 1963. Codex Borgia, comentario de Karl Anton Nowotny, Graz, 1976. Códice Florentino, edición facsimilar dispuesta por el gobierno mexicano del manuscrito preservado en la Biblioteca Medicea Laurenziana, Colección Palatina, 218-220, 3v., 1979. Codex Laud, introducción de C. A. Burland, Graz, 1966. Códice Matritense de la Real Academia de la Historia (textos en náhuatl de los indígenas informantes de Sahagún), edición facsimilar de Paso y Troncoso, vol. VIII, Madrid, fototipia de Hauser y Menet, 1907. Codex Vaticanus A, comentario de Ferdinand 14 Anders, Graz, 1979. Codex Vaticanus B, 3373, introducción de Ferdinand Anders, Graz, 1972. GARIBAY K., Ángel María, Veinte himnos sacros de los nahuas, Informantes de Sahagún: 2, México, UNAM, Instituto de Investigaciones Históricas, 1958. GARIBAY K,, Ángel Maria, Poesía Náhuatl I. Romances de los señores de la Nueva España, paleografía, versión, introducción y apéndices de Ángel María Garibay K.,México, UNAM, instituto de Investigaciones Históricas, 1963. GARIBAY K., Ángel Maria, Poesía Náhuatl II. Cantares Mexicanos, paleografía, versión, introducción y notasexplicativas de Ángel María Garibay K., México, UNAM, Instituto de Investigaciones Históricas, 1968. GARIBAY K., Ángel María, Poesía Náhuatl III. Cantares Mexicanos, paleografía, versión y notas explicativas de Ángel María Garibay K., México, UNAM, Instituto de Investigaciones Históricas, 1968. Katunen, Frances, An Analytical Dictionary of Náhuatl University of Texas press, 1983 Sejourné, Laurete, Las Figurillas De Zacuala Y Los Textos Nahuas en Estudios de cultura Náhuatl I, 1959 Wayne Elsey, Some remarks on the space and time of the “center” in aztec religion, vanguard press 1956. Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �Distribución de modos transversales e híbridos en la dirección de propagación en una fibra óptica Vidal Alfredo Trejo Rocha, Maripaz Moreno Díaz, Norma Patricia Puente Ramírez Posgrado en Ingeniería Eléctrica, FIME-UANL vidal.trejorc@gmail.com RESUMEN Las fibras ópticas son utilizadas en las telecomunicaciones como un medio de transmisión de información, en los últimos años se han investigado nuevos métodos para aprovechar los modos electromagnéticos en fibras ópticas multimodo, como una opción para mejorar los sistemas de comunicaciones basados en fibra óptica. Con el fin de mejorar la compresión de los modos electromagnéticos, este trabajo expone los principios de propagación y distribución de modos transversales e híbridos en fibras ópticas con perfil de índice escalonado. Se presenta el proceso de solución directa de la ecuación característica de la fibra óptica. Por medio de un programa computacional realizado en MATLAB, se soluciona un caso particular en el cual es excitado al menos un modo transversal eléctrico (TE), transversal magnético (TM), e híbridos (EH) y (HE). En los resultados se presentan los perfiles de campo electromagnético de dichos modos y se discute sobre los parámetros que rigen las características de los perfiles de campo electromagnético. PALABRAS CLAVE Fibra Óptica perfil de índice escalonado, Análisis Modal, Ecuación Característica, Modos Híbridos. ABSTRACT Optical fibers are used in telecommunications as a medium to transmit information, recently have been studied new methods to exploit the electromagnetic modes in multimode optical fibers as an option to improve communication systems based on optical fiber. To achieve a better understanding of the electromagnetic modes, this work exposes principles of the propagation and distribution of transversal and hybrid modes propagating through step-index fibers. For that, it is presented the process of direct solution of the optical fiber characteristic equation. A MATLAB computer program gives solution to a particular case in which at least one of the transverseelectric (TE), transversal-magnetic (TM), and hybrid (HE) and (EH) modes are solved. In the results, we show the electromagnetic field profiles of these modes are presented and discussed the parameters witch impose the characteristics of the electromagnetic field. Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 15 �Distribución de modos transversales e híbridos en la dirección de propagación... / Vidal Alfredo Trejo Rocha, et al. KEYWORDS Step-Index Optical Fiber, Modal Analysis, Characteristic Equation, Hybrid Modes. INTRODUCCIÓN Desde la aparición comercial en 1980 de la primera generación de sistemas de comunicación por luz guiada, la fibra óptica ha sido usada como un medio de transmisión de datos. A mediados de la misma década en la transición entre la primera y la segunda generación se optó por el uso de las fibras monomodo (SMF, Single-Mode Fiber) sobre las multimodo (MMF, Multi-Mode Fiber) con la motivación de superar la limitación en la velocidad de transmisión causada por dispersión modal presente en la fibra MMF.1 Posteriormente, cambios en la frecuencia de operación y en los métodos de detección permitieron mayores incrementos en la capacidad de información y en las distancias máximas permisibles sin repetidores para los enlaces ópticos. Actualmente, una nueva limitante impuesta por efectos no lineales presentes en la fibra óptica ha sido encontrada. 2,3 Para superar esta nueva restricción y en la búsqueda de satisfacer la siempre creciente demanda de velocidades transmisión han sido investigados métodos para el aprovechamiento de los modos electromagnéticos disponibles en las fibras MMF.4 Entre algunas de estas propuestas se encuentran técnicas de diversidad basadas en la redundancia de información en cada modo excitado5 y esquemas de acceso múltiple por división de modos (MMD, Mode Division Multiplexing),6,7 en el que a través de un grupo de modos se transmite distinta información agregando un nuevo grado de libertad en el diseño de sistemas de comunicación basados en fibras ópticas MMF. Además, las velocidades de fase asociadas a cada modo ofrecen la concepción de una gama de dispositivos intrínsecos a la fibra óptica como compensadores de dispersión sintonizables, controladores de polarización, entre otros.8 Estas investigaciones abren la posibilidad de emplear los modos electromagnéticos en fibras MMF como una opción para mejorar los sistemas de comunicaciones basados en fibra óptica y en el diseño de otros dispositivos ópticos. Es por esto que, con el fin de una mejor comprensión de los modos electromagnéticos, se presentan en este trabajo 16 principios básicos de la propagación y distribución de campo de los modos transversales e híbridos que son soportados en las fibras ópticas con perfil de índice escalonado. En este trabajo, se expone el proceso de solución directa de la ecuación característica de la fibra óptica. Posteriormente, por medio de un programa computacional realizado en MATLAB, se soluciona un caso particular en el cual es excitado al menos un modo transversal eléctrico (TE), transversal magnético (TM), e híbridos (HE) y (HE). Los resultados muestran los perfiles de campo electromagnético para estos modos en su componente en dirección de la propagación. Además, se destacan los parámetros que definen las características de los perfiles de campo electromagnético de los modos excitados, dichas características serán fáciles de apreciar en los gráficos obtenidos. También son expuestas aplicaciones recientes en fibras MMF y finalmente, se presentan las conclusiones. Propagación de luz en fibras ópticas con perfil de índice escalonado De manera más precisa, una fibra óptica es una guía de onda cilíndrica conformada por un núcleo de radio a con un índice de refracción n1, por donde la luz es guiada, y de un revestimiento de radio b con un índice de refracción n2 ligeramente menor al del núcleo. En la figura 1 a) se ilustra la estructura de la fibra óptica. Cuando existe un cambio abrupto del índice de refracción en la frontera entre el núcleo y el revestimiento r = a, se dice que la fibra es de perfil de índice escalonado, lo cual es presentado en la figura 1 b). Fig. 1. a) Estructura de fibra óptica, b) Perfil de índice de refracción de fibra óptica de índice escalonado Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �Distribución de modos transversales e híbridos en la dirección de propagación... / Vidal Alfredo Trejo Rocha, et al. El mecanismo de la propagación de la luz en fibras ópticas, se presenta a continuación bajo la perspectiva de dos técnicas de estudio: 1) Trazo de rayos: Se basa en la aproximación de las ondas de luz como ondas planas cuyas rutas pueden ser trazadas en forma de rayos.9,10 Esta técnica analiza el mecanismo básico de propagación de la luz en la fibra óptica por medio de la ley de Snell. Para ilustrar dicha ley, en la figura 2 se muestra la sección transversal de una fibra óptica con perfil de índice escalonado. Un rayo incide en la cara de la fibra óptica con un ángulo αi y debido a la interacción del rayo en la interfaz fibra-aire, este es refractado con un ángulo αr al interior de la fibra óptica. Cuando el rayo refractado llega a la frontera entre el núcleo y el revestimiento se pueden presentar los siguientes fenómenos: de ondas electromagnéticas viajeras de configuración sencilla que mantienen un patrón de onda estacionaria a lo largo de la dirección de propagación.12 Los modos pueden clasificarse por su campo eléctrico y magnético en la dirección de propagación E z y Hz. Se identifica como modo Transversal Eléctrico (TE) a aquellos modos que preservan la condición de que la componente del campo eléctrico en el eje de propagación es cero i.e. Ez=0, mientras en los que la componente del campo magnético es cero i.e. Hz=0 son conocidos como modos Transversal Magnético (TM). Por otro lado los modos en los que se presentan componentes axiales tanto de campo eléctrico como magnéticos i.e Ez≠0 y Hz≠0 son conocidos como modos híbridos.13 Se designa como modo híbrido EH en los que la contribución del campo eléctrico es mayor al del magnético e híbrido HE en caso contrario.14 Considerando la naturaleza de onda electromagnética de la luz, un estudio más detallado de sus mecanismos de propagación en la fibra óptica involucra el planteamiento de las ecuaciones de Maxwell. Fig. 2. Descripción del mecanismo de propagación de la luz en sección transversal de fibra óptica con perfil de índice escalonado por análisis de trazo de rayos. • Si el ángulo complementario de incidencia θ cumple con la condición: sen θ ≤ n2/n1, el rayo es refractado al revestimiento. • Los rayos que sean incididos con un ángulo θ en la frontera núcleo-revestimiento tal que sen θ ≥ n2/n1, presentarán reflexión total interna. Dichos rayos serán guiados en el núcleo de la fibra óptica.11 2) Análisis modal: Se basa en el tratamiento de la luz como una onda electromagnética sujeta a satisfacer las ecuaciones de Maxwell, libres de fuentes y condiciones de frontera impuestas por el medio de propagación.9,10 Mediante el análisis modal, la onda electromagnética que es guiada por la fibra óptica puede ser representada como una superposición de ondas llamadas modos o eigenfunciones. Los modos son soluciones válidas al planteamiento de las ecuaciones de Maxwell y a las condiciones de frontera. Consisten en un conjunto Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 Fig. 3. Fibra óptica en sistema de coordenadas cilíndricas. Línea azul: Posición de un punto arbitrario P con coordenadas r0,0,z0. Línea naranja: dirección de los vectores unitarios en la interface NúcleoRevestimiento. Solución de la ecuaci ón de onda en coordenadas cilíndricas Una condición necesaria para que los campos E y H satisfagan las ecuaciones de Maxwell es que cada una de sus componentes satisfaga la ecuación de onda y equivalentemente a la ecuación de Helmholtz: (1) 17 �Distribución de modos transversales e híbridos en la dirección de propagación... / Vidal Alfredo Trejo Rocha, et al. Tomando en cuenta la geometría de la fibra óptica, se selecciona el sistema de coordenadas cilíndricas orientando el eje z a lo largo del eje de la fibra óptica, como se muestra en la figura 3. Entonces, la ecuación 1 se expresa con coordenadas (r, ϕ,z) en la siguiente ecuación (2) donde n es el índice de refracción del medio de propagación, k=2π/λ el número de onda y λ la longitud de onda del campo incidente. Debido a que la componente ẑ en la ecuación 2, contiene únicamente términos en Ez, se procede a solucionar la ecuación para esta componente. Un procedimiento similar se sigue con el campo H y sus componentes. Con las expresiones para Ez y Hz, los términos Er, Eϕ, Hr, Hϕ, pueden ser obtenidos utilizando las siguientes ecuaciones de Maxwell, las cuales se refieren a la ley de Faraday y Ley de Ampere-Maxwell asumiendo una dependencia temporal ejwt:15 (3) (4) Las soluciones de la ecuación 2 para la componente Ez y Hz son expuestas en la tabla I. Tabla I. Perfiles de campo E z, H z para núcleo y revestimiento en z = 0.15 Núcleo Revestimiento Jm(r) y Km(r) son las funciones de Bessel de primera clase y modificada de segunda clase del orden m respectivamente, A, B, C, D constantes por ser determinadas y m un número entero. También se tiene que: (5) (6) (7) donde β es la constante de fase y el parámetro V es conocido como frecuencia normalizada. Se debe recalcar la dependencia y periodicidad angular que define el índice m en los perfiles de campo de la tabla I. 18 Es de especial interés analizar la frontera entre las regiones de núcleo y revestimiento, para ello se designan los siguientes parámetros, donde a es el radio del núcleo de la fibra: P=pa, (8) Q=qa, (9) además se expone su dependencia con el parámetro de frecuencia normalizada en la siguiente expresión: V2=P2+Q2. (10) C o n d i c i o n e s d e f r o n t e ra y f u n c i ó n característica Las condiciones de frontera para la interface entre dos materiales dieléctricos distintos establece que las componentes tangenciales a la interface, es decir Ez, Eϕ, Hz, Hϕ, deben de ser continuas. Aplicando la condición de continuidad a las componentes en dirección a z de las expresiones en tabla I, se tiene que: (11) Al aplicar la misma condición a las componentes en ϕ resultan un conjunto de ecuaciones, para las cuales se obtienen soluciones no triviales para A, B, C y D únicamente si se satisface la siguiente ecuación: (12) La ecuación 12 es conocida como la ecuación característica de la fibra óptica de índice escalonado.15 Solo los pares de valores (P, Q) que satisfacen la ecuación característica cumplen simultáneamente con las ecuaciones de Maxwell y con las condiciones de frontera entre el núcleo y revestimiento, por lo tanto, dichos pares (P, Q) están asociados a un modo electromagnético. Después de una serie de simplificaciones a la ecuación 12, las soluciones pueden ser separadas en un conjunto de 4 ecuaciones características, mostradas en la tabla II, asociadas a los modos TE, TM, EH y EH. Las ecuaciones de los modos transversales resultan de la condición cuando m= 0 y las de los híbridos, de propiedades de recursividad de las derivadas de las funciones de Bessel y la suposición de que el factor β≈n1k, llamada condición de guiado débil.16 Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �Distribución de modos transversales e híbridos en la dirección de propagación... / Vidal Alfredo Trejo Rocha, et al. Tabla II. Ecuación característica para los modos Transversales [TM, TE] e híbridos [HE, EH]. TE0, n TM0, n Tabla III. Intervalos de solución de las ecuaciones características.15 Inicio de intervalo Q→0 El término a la izquierda de la igualdad de cada ecuación de la tabla II puede ser visto, para los modos transversales, como una función de 2 variables (P, Q) y para los modos híbridos, como una secuencia de funciones indexadas con m evaluadas también con el mismo par de variables. Visto de esta manera, la solución del modo son las coordenadas (P, Q) de los cruces por cero para dichas funciones. Intervalos de solución de la ecuación característica Un análisis de las ecuaciones características es realizado observando su comportamiento cuando Q=0 y Q=∞. El significado físico de que Q se aproxime a cero, es que la luz ya no es guiada en el núcleo y por lo tanto, el campo ya no decae a medida que se aleja del centro del núcleo. Esto se debe a los valores que toma la función de Bessel modificada de segunda clase y cómo este valor afecta a las ecuaciones de la tabla I. Por otro lado, cuando Q se aproxima a ∞ ya no se presenta propagación por el revestimiento, y se tiene que la mayor parte de la luz es guiada por el núcleo. En ambos casos se requiere que el parámetro P tome un valor de un conjunto de posibles valores para satisfacer la igualdad impuesta por las ecuaciones características. Tales valores para P definen un conjunto de intervalos disjuntos donde la solución de la ecuación característica existe. Lo valores P resultado de la condición en la que Q se aproxima a 0 son el inicio de los intervalos, mientras que los valores P cuando Q se aproxima a infinito definen el final de cada intervalo. En la tabla III se muestran los intervalos de solución para cada modo. Metodología Se examinó el caso en el que por lo menos un modo hibrido HEm,n y EHm,n es excitado. Para ello, se propuso una fibra óptica con un radio del núcleo Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 Fin de intervalo Q→∞ TE0, n, TM0, n J0 (P)=0 J1 (P)=0 Tipo de modo HEm, n m=1, J0 (P)=0 incluyendo P=0 m≥2 Jm-2 (P)=0 Excepto P=0 Jm-1 (P)=0 EHm, n Jm (P)=0 Excepto P=0 Jm+1 (P)=0 a=9 µm e índices de refracción n1=1.45, n2=1.4442. Así mismo, se supuso una fuente emisora de luz con longitud de onda de operación de λ=1.5 µm. La selección fue realizada para producir una frecuencia normalizada de V=4.8843, cuya relación con los parámetros usados está dada por la ec. 5, y la cual excita los modos transversales: TE0,1, TM0,1 e híbridos: HE1,1, HE1,2, HE2,1, HE3,1, EH1,1. En la figura 4, se ilustra la cantidad y tipos de modos excitados para una frecuencia normalizada dada. Posteriormente, se obtuvieron los valores (P, Q) que cumplen con la ecuación 10 y que además son soluciones para cada una de las ecuaciones características de la tabla II. Se utilizaron los intervalos de solución mostrados en la tabla III para la búsqueda de las raíces de las ecuaciones características y con fin de evitar los valores en los cuales las mismas se indefinen. Las constantes A, B de las amplitudes modales de Ez y Hz en la región del núcleo son supuestas unitarias. Por otro lado, las amplitudes del revestimiento C, D son evaluadas con la ecuación 11 y con la información de la solución (P, Q) del modo analizado. Finalmente, a partir de las expresiones en la tabla I los perfiles de campo eléctrico y magnético son obtenidos. Fig. 4. Número de modos posibles en una fibra óptica de índice escalonado como función del parámetro de frecuencia normalizada V.15 19 �Distribución de modos transversales e híbridos en la dirección de propagación... / Vidal Alfredo Trejo Rocha, et al. RESULTADOS Y DISCUSIÓN En la figura 5 se presenta: 1) La evaluación del lado izquierdo de las ecuaciones características de la tabla II para los modos híbridos HEm=1,n y HEm=2,n en un rango de valores (P, Q), 2) la evaluación para un conjunto de valores que pertenecen a los círculos definidos por V=4.8843, la frecuencia normalizada de la fibra óptica propuesta, y un parámetro V=9 Fig. 5. Función característica para los modos a) HE1,n y b) HE2,n. Línea punteada: V=4.8843; Línea solida: V=9; y puntos: raíces de la función para V constante. de referencia y 3) las soluciones de las ecuaciones características para los modos y parámetros V ya mencionados. De las gráficas se observa primero que las soluciones se encuentran confinadas en intervalos en el eje P limitados por valores en los que la función es indefinida, reflejando los resultados de la tabla III. Estos valores corresponden con las raíces de la función Bessel Jm (r) en el denominador del primer término de las ecuaciones características de ambos modos. Así, la designación n del modo corresponde con la solución producida en el n-ésimo intervalo. 20 Luego, es evidente que un incremento en el parámetro V puede generar más soluciones y por tanto excitar más modos. Se observa también, que con el incremento del índice m las discontinuidades y las soluciones se desplazan a valores P mayores. Una consecuencia de esta última observación, es que siempre habrá una menor cantidad de soluciones para los modos híbridos con índices m mayores. Estos resultados pueden ser observados con la figura 4 y con los intervalos de inicio en la tabla III. Los perfiles de campo electromagnético en la dirección de propagación de todos los modos excitados en la fibra óptica propuesta para la longitud de onda seleccionada son ilustrados en la figura 6. Una característica común a todos los perfiles, es su decaimiento exponencial para valores de r mayores al radio del núcleo α. Esta caída debe ser lo suficientemente grande para considerar que no existe alguna interacción con el límite de la fibra óptica. Por otro lado, es visible que la amplitud máxima del perfil no es la misma para todos los modos. En un modo con índice m, este valor de amplitud corresponde al máximo de la función Bessel de primera clase Jm (r). Dado que los máximos de la función Jm (r) son decrecientes con el incremento de m, el máximo del perfil de campo también decae con el aumento del índice m. Los modos transversales, mostrados en la figura 6 a-b), son radialmente simétricos y no tienen dependencia angular. Los campos Ez del modo TE0,n Hz del modo TM0,1 no han sido incluidos dado que por definición son nulos. A diferencia de los modos híbridos en la figura 6 c-g), en los modos transversales gran parte de la intensidad de los campos está concentrada en el interior del núcleo. En los modos híbridos, figura 6 c - g), se observa que los campos eléctricos y magnéticos son similares y solo difieren por un giro de 90°. Los modos HE1,1 y HE1,2, presentados en las figuras 6 c-d) difieren solo por una oscilación con el incremento de la distancia radial que luego es amortiguada en la región del revestimiento. Los modos HE1,1, HE2,1 y HE3,1 se diferencian por el número de oscilaciones con el incremento angular, siendo m el número de oscilaciones completas. Estas observaciones resaltan la dependencia radial con el orden n y angular con m de los perfiles de campo de todos los modos. Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �Distribución de modos transversales e híbridos en la dirección de propagación... / Vidal Alfredo Trejo Rocha, et al. Fig. 6. Perfiles de campo i) Ez y ii) Hz en z=0 para modos transversales: a) TM0,1, b) TE0,1. Híbridos: c) HE1,1, d) HE1,2, e) HE2,1, f) HE3,1 y g) EH1,1. Línea punteada: radio del núcleo a. Aplicaciones y perspectivas Gracias su distribución espacial de potencia, los modos de alto orden (m>0, n>0) han sido usados en aplicaciones con láseres de alta potencia de pulsos ultra cortos.17 Además se ha probado su alta estabilidad bajo influencia de las interacciones no lineales en la fibra óptica.18 Se ha demostrado la posibilidad de la realización del proceso de translación frecuencial por medio del mezclado no lineal de modos debido a no linealidades inducidas en la fibra óptica.19,20 Como fue mostrado en la derivación de la ecuación característica, la composición modal es producto de las condiciones de frontera. Esta dependencia hace al contenido modal sensible a perturbaciones en la geometría de la fibra óptica que pueden ser provocados por esfuerzos mecánicos. Bajo este principio han sido propuestos sensores de flexión y deformación,21,22,23 además de sensores biomédicos no invasivos para el monitoreo de la frecuencia cardiaca y respiratoria.24 Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 CONCLUSIONES En el presente trabajo se discutieron los conceptos básicos para la comprensión de la propagación de ondas electromagnéticas en la fibra óptica de índice escalonado. Fue dada una introducción al concepto de modo electromagnético. Se realizó un programa computacional basado en el comportamiento de la ecuación característica de la fibra óptica para obtener sus modos excitados. Se demuestra la dependencia de la cantidad de modos soportados con el parámetro de frecuencia normalizada V y de manera particular se trabajó el caso de 7 modos excitados. En los perfiles de campo eléctrico y magnético se observó la dependencia radial impuesta por el índice n y angular del índice m. Donde m define el número de líneas rectas con amplitud cero atravesando el centro del perfil y las soluciones P para cada índice n, un factor de compresión radial.24 21 �Distribución de modos transversales e híbridos en la dirección de propagación... / Vidal Alfredo Trejo Rocha, et al. REFERENCIAS 1. G. P. Agrawal, Fiber Optic Communication Systems, 3 ed., New York: Wiley-Interscience, 2002. 2. D. J. Richardson, Filling the light pipe, Science. Applied Physics, vol. 330, no. 6002, pp. 327-328, 2010. 3. R. Essiambre et al, Capacity Limit of Optical Fiber Networks, Journal of Lightwave Technology, vol. 28, no. 4, 2010. 4. R. Ryf et al., 32-bit/s/Hz Spectral Efficiency WDM Transmission over 177-km Few-Mode Fiber, in Optical Fiber Communication Conference/ National Fiber Optic Engineers Conference 2013, OSA Technical Digest , (online), 2013. 5. H. R. Stuart, Dispersive Multiplexing in Multimode Optical Fiber, Science, vol. 289, no. 5477, pp. 281-283, 2000. 6. F. Bernd y H. Bülow, Mode Group Division Multiplexing in Graded-Index Multimode Fibers, Bell Labs Technical Journal, vol. 18, no. 3, p. 153–172, 2013. 7. G. S. Gordon, Feasibility Demonstration of a Mode-Division Multiplexed MIMO-Enabled Radio-Over-Fiber Distributed Antenna System, Journal of Lightwave Technology, vol. 32, no. 20, 2014. 8. S. Ramachandran, Dispersion-Tailored FewMode Fibers: A Versatile Platform for InFiber Photonic Devices, Journal of Lightwave Technology, vol. 23, no. 11, 2005. 9. A. W. Synder, J. D. Love, Optical Waveguide theory, London: Chapman & Hall, 1983, pp. 205-211. 10. L. Felsen, Modes and beams in optical fibre waveguides, Optical and Quantum Electronics, vol. 9, no. 3, pp. 189-195, 1977. 11. M. Born, E. Wolf, Principles of Optics, 7 ed., New York: Cambridge University Press, 1999. 12. G. Keisser, Optical Fiber Communications, New York: McGraw-Hill, 1991, pp. 23-45. 22 13.IRE Standards on Antennas and Waveguides: Definitions of Terms, 1953, Proceedings of the IRE, vol. 41, no. 12, pp. 1721-1728, 1953. 14.E. Snitzer, Cylindrical Dielectric Waveguide Modes, Journal of the Optical Society of America A, vol. 51, no. 5, pp. 491-498, 1961. 15.I. Keigo, Elements of Photonics, vol. II, New York: Wiley Interscience, 2002, pp. 709-727. 16.D. Gloge, Weakly guiding fibers, Appl. Opt, vol. 10, p. 2252–2258, 1971. 17.S. Ramachandran et al., Ultra-large effectivearea, higher-order mode fibers: a new strategy for high-power lasers, Laser & Photonics Reviews, vol. 2, no. 3, pp. 429-448, 2008. 18.S. Ramachandran et al., Light propagation with ultralarge modal areas in optical fibers, Optics Letters, vol. 31, no. 12, 2006. 19.R. Essiambre et al., Experimental Investigation of Inter-Modal Four Wave-Mixing in Few-Mode Fibers, Photonics Technology Letters, vol. 25, no. 6, 2013. 20.J. Demas et al., Intermodal nonlinear mixing with bessel deams in optical fiber, Optics Letters, vol. 2, no. 1, 2015. 21.A. Li et al., Few-mode fiber based optical sensors, Optics Express, vol. 23, no. 2, 2015. 22.B. Nelsen et al., Robust fiber optic flexure sensor exploiting mode coupling in few-mode fiber, in Proc. SPIE 9525, Optical Measurement Systems for Industrial Inspection IX, 95250F, Munich, Germany, 2015. 23.Y. Weng et al., Single-end simultaneous temperature and strain sensing techniques based on Brillouin optical time domain reflectometry in few-mode fibers, Optics Express, vol. 23, no. 7, 2015. 24. J. Zhang, Few-Mode Fiber Based Sensor in Biomedical Application, in Proc. SPIE 9480, Fiber Optic Sensors and Applications XII, 94800O, Baltimore, Maryland, United States, 2015. Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �Vulnerabilidad sísmica de la infraestructura escolar urbana en Girardot-Cundinamarca Aldemaro Gulfo MendozaA, Luis Fernando Serna HernándezB A B Universidad Piloto de Colombia–Bogotá, Universidad Viña del Mar-Chile g-magulfo@unipiloto.edu.co, luis-serna@upc.edu.co RESUMEN El presente artículo exhibe un análisis de la vulnerabilidad sísmica en la estructura de 36 instituciones educativas públicas del sector urbano del municipio de Girardot – Cundinamarca. La metodología para este análisis está basada en la propuesta de Cardona y Hurtado, y en el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10; permitiendo evaluar cualitativamente las estructuras. Para este análisis, se realizó una caracterización y una modelación numérica de las estructuras, logrando el cálculo de las solicitaciones sísmicas, los índices de sobreesfuerzo y flexibilidad, para establecer una estimación del nivel de vulnerabilidad de las estructuras. La tipología general de las estructuras (un piso) marcó la tendencia hacia una vulnerabilidad baja (66.83%). PALABRAS CLAVES Sismo, Vulnerabilidad, Rehabilitación, Sismo Resistencia, Esfuerzo, Flexibilidad. ABSTRACT This article shows an analysis of the seismic vulnerability in the structure of 36 public educational institutions in the urban sector of the municipality of Girardot - Cundinamarca. The methodology for this analysis is based on the proposal by Cardona and Hurtado, and the Colombian Earthquake Resistant Building Regulations NSR-10; allowing to evaluate the structures. To develop this analysis, a characterization and numerical modeling of the structures was performed, achieving the calculation of seismic, rates of ovestrain and flexibility to establish an estimate of the level of vulnerability of the structures. The general types of structures (single floor) result in a tendency of of low vulnerability (66.83%). KEYWORDS Earthquake, Vulnerability, Rehabilitation, earthquake resistance, Effort, Flexibility. INTRODUCCIÓN La amenaza sísmica en el territorio colombiano está claramente documentada y además soportada en el hecho completar un ciclo de tres versiones de normatividad sismo resistente. En esta normatividad, inspirada en la actual Constitución Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 23 �Vulnerabilidad sísmica de la infraestructura escolar urbana en Girardot-Cundinamarca / Aldemaro Gulfo Mendoza, et al. Nacional, se propende por “la preservación de la vida honra y bienes” de los ciudadanos colombianos, específicamente ante la ocurrencia de un evento sísmico. Para esto en parte de su articulado se dan las indicaciones para los estudios de vulnerabilidad de estructuras existentes, con el fin de calificar su desempeño ante movimientos telúricos y determinar así la necesidad o no de su reforzamiento. El caso específico del presente estudio tiene como alcance el análisis de la infraestructura de instituciones educativas de nivel básico primaria y secundaria del sector público, pretende, en términos generales: 1. R e a l i z a r u n a e v a l u a c i ó n g e n e r a l d e l comportamiento sísmico de las estructuras destinadas a ofrecer servicios educativos en el municipio. 2. Proponer modelos analíticos-matemáticos del comportamiento sísmico de instalaciones representativas del conjunto de estructuras destinadas a ofrecer servicios educativos en el municipio. 3. Proponer una calificación general de la vulnerabilidad de edificaciones educativas del municipio. Como metodología de trabajo se procedió a la revisión de diferentes sistemas de medidas de vulnerabilidad, para luego aplicar la más adecuada a un escenario de diferentes tipologías de estructuras, como las que se encuentran en el municipio de Girardot. ESTUDIO DE VULNERABILIDAD SÍSMICA EN EDIFICACIONES La vulnerabilidad estructural por causa de un sismo se refiere a la susceptibilidad que la edificación presenta frente a posibles daños en aquellas partes del sistema estructural que lo mantienen en pie ante un sismo intenso. Las metodologías para su evaluación han sido especial objeto de recopilación en trabajos de pregrado llevados a cabo en universidades colombianas.1 La clasificación básica de estas metodologías las diferencia en analíticas y cualitativas. Los métodos analíticos tienen su funcionamiento en la interacción de un modelo numérico que representa la estructura estudiada con la carga de un sismo probable. Su aplicabilidad se presta para 24 discusión, dada la alta complejidad del modelo usado y la disponibilidad de datos confiables para su conformación.2 El referente legal para Colombia de este tipo de metodología se encuentra en el actual Reglamento Colombiano de Construcciones Sismo Resistentes NSR 10. En el capítulo A.10 de la mencionada norma se consignan los pasos para la conformación de un modelo linealmente elástico de la estructura en estudio y la posterior evaluación de su capacidad de carga. Los datos resultantes permiten asignar a la estructura su nivel de vulnerabilidad. Otras metodologías de enfoque analítico tienen aplicabilidad para sistemas constructivos específicos, 3,4 otras se centran en la evaluación post sismo de los sistemas de refuerzo con miras a proyectar su rehabilitación.5 Los métodos cualitativos permiten hacer la evaluación de la estructura en forma rápida y sencilla, a través de observación en campo de sus condiciones. Por esta razón, permite obtener estimativos de vulnerabilidad de zonas urbanas. El referente nacional para estas metodologías es la propuesta de Cardona y Hurtado,6 la cual ha sido ampliamente aplicada en el país, especialmente en la implementación de planes de prevención y mitigación de desastre. METODOLÓGICA La revisión de metodologías muestra que tanto los métodos cuantitativos como los cualitativos hacen referencia a edificaciones individuales, no a conjuntos de edificaciones. Para hacer evaluaciones en conjunto es factible el análisis estadístico de los resultados de las evaluaciones individuales de las estructuras que conforman la muestra. Para el caso de análisis cuantitativos detallados la opción estadística se complica dado el esfuerzo que implica hacer un modelo matemático individual. Adicional a esto, cada institución puede contener más de una edificación, multiplicándose así el número de modelos a realizar. Los métodos cualitativos se adaptan mejor a la opción estadística, pero su nivel de confiabilidad puede presentar variaciones frente a casos individuales. Por lo anterior se adopta la siguiente metodología de evaluación para concretar el proyecto: Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �Vulnerabilidad sísmica de la infraestructura escolar urbana en Girardot-Cundinamarca / Aldemaro Gulfo Mendoza, et al. 1. Evaluación cualitativa de las estructuras objeto del proyecto, de manera global por centro educativo, según el procedimiento propuesto por Cardona y Hurtado: • Caracterización, mediante visita de campo, de las condiciones estructurales de las edificaciones objeto de estudio. • Ponderación de las condiciones estructurales de las edificaciones objeto de estudio, según metodologías cualitativas aceptadas. • Formulación cualitativa de un índice de vulnerabilidad del conjunto de edificaciones objeto de estudio. 2. Análisis detallado de la estructura de dos de las instalaciones educativas en estudio, según procedimiento propuesto en NSR 10: • Levantamiento en campo de características estructurales tales como: La geometría, secciones estructurales, tipo de materiales, etc. • Determinación de las solicitaciones sísmicas para estas estructuras, con su correspondiente modelación numérica. • Cálculo de índices de sobreesfuerzo y formulación de un índice de vulnerabilidad de las dos instalaciones analizadas en detalle. 3. Comparación de los resultados obtenidos para los dos análisis. ANÁLISIS DE CONTEXTO: GIRARDOT Y SU INFRAESTRUCTURA EDUCATIVA PÚBLICA Las instituciones educativas objeto de estudio se encuentran ubicadas dentro del perímetro urbano del municipio de Girardot, este municipio se sitúa al suroccidente de Cundinamarca en la Región del Fig. 1. Comunas de la ciudad de Girardot. Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 Alto Magdalena, estrecho entre la cordillera Oriental y Central, cuya máxima anchura no sobrepasa los 40 kilómetros. La gobernación de Cundinamarca (2011) cuenta con un inventario para Girardot, 36 establecimientos escolares oficiales que brindan educación básica primaria y secundaria, como se muestra en la figura 1 y en la tabla I. Tabla I. Distribución de la infraestructura educativa básica primaria y secundaria en Girardot. Comunas Escuelas % 1 6 16.67 3 9 25 178.11 25 255.37 2 4 5 TOTAL 5 13.89 7 19.44 36 100 9 Densidad poblacional (Hab/Ha) 179.83 113.07 159.23 - E VA L U A C I Ó N C U A L I TAT I VA D E L A ESTRUCTURA De acuerdo con lo expuesto en el capítulo de sismicidad regional del plan para la Mitigación de Riesgos en Girardot (Municipio de Girardot, 2011), la sismicidad de toda la región andina colombiana está determinada por la convergencia de las placas tectónicas de Nazca y Suramérica, entre las cuales se ha desarrollado una especie de microplaca en el área comprendida desde la zona de subducción frente a sus valles vertientes y mesetas hasta el piedemonte de sus tres cordilleras. Los esfuerzos producidos por la fricción entre estas placas constituyen las fuentes sísmicas para la ciudad estando dentro de las más importantes la zona de subducción, la zona de Wadati-Benioff y la de sismicidad intraplaca. La zona de subducción, con una traza superficial que abarca de 130 a 200 Km en dirección paralela al litoral occidental, es la más importante de las fuentes sísmicas en Colombia, en términos de las magnitudes máximas y recurrencias de sismos grandes, con magnitudes mayores de 8.0 y su sismicidad es superficial (hasta 40 Km de profundidad). La zona de Wadati-Benioff es la continua de la zona de subducción. Su sismicidad es la más profunda de la región (hasta más de 100 Km). 25 �Vulnerabilidad sísmica de la infraestructura escolar urbana en Girardot-Cundinamarca / Aldemaro Gulfo Mendoza, et al. Se concentra en Cundinamarca, con magnitudes que pueden ser de 5.0. A la denominada sismicidad intraplaca pertenecen fallas como las del sistema romeral y cauca, que pueden causar los sismos más cercanos al municipio de Girardot. Los sismos de Popayán en 1983, Páez en 1994 y el Eje Cafetero en 1997, fueron generados por las fallas intraplaca. Este cuadro de fuentes de amenazas sísmicas se expresa, en la NRS-10, en términos de definir todo el occidente de Colombia, y en él, Girardot como zona de amenaza sísmica intermedia. Por otro lado, la misma norma promulga la elaboración de una microzonificación que en la ciudad aún está prorrogada. CALIFICACIÓN DE LA VULNERABILIDAD Con base en la revisión metodológica realizada, se adopta el procedimiento de asignar mayor o menor importancia, dentro de un índice de 100 puntos, a los siguientes aspectos, que inciden en la respuesta de la estructura ante sismos: el sistema estructural, la calidad de los suelos de la zona, la geométría de la edificación, el número de pisos y el tipo de cubierta. Los puntajes ponderados para cada aspecto se muestran en la tabla II. A partir de los resultados de esta ponderación se obtiene una calificación del estado de vulnerabilidad estudiada según la tabla III. Tabla II. Aspectos estructurales a ponderar en la evaluación cualitativa.6 PARÁMETROS TESIS Aspectos estructurales Suelos % DE INCIDENCIA 50 15 Aspectos geométricos 15 Seguridad y zonas de evacuación 1 Cubierta 2 Aspectos constructivos y grado de deterioro 10 Edad y número de pisos 2 Golpeteo 2 Entorno y ubicación Cambios de uso y ampliaciones TOTAL 26 1 2 100 Tabla III. Propuesta de calificación del nivel de vulnerabilidad sísmica de edificaciones.6 CALIFICACIÓN PUNTAJE Vulnerabilidad media 30<I<60 Vulnerabilidad alta Vulnerabilidad baja X<30 I>60 CARACTERIZACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS La fase de trabajo de campo contempló la visita a los 36 centros educativos. La evaluación visual permitió la calificación de los aspectos relevantes en el comportamiento sísmico de las estructuras. De estas instituciones, 26 cuentan con una estructura de una sola planta y el resto (10) son de dos plantas. Los sistemas estructurales consisten de muros confinados (28) y muros sin confinar (8). Los tipos de cubierta son: teja de asbesto-cemento (30) y teja de lámina (6). En cuanto a la forma, 28 son regulares y 8 son de forma irregular. Los problemas en las edificaciones asociados al tipo de suelo, comúnmente designados como estables e inestables. En este sentido se diagnosticó, con base a la ubicación de la institución en los mapas de amenazas geológicas y deslizamientos proporcionados por la Alcaldía de Girardot, que 16 de las estructuras se encuentran sobre suelos estable y 20 sobre suelo inestable. ESTIMACIÓN DEL GRADO DE VULNERABILIDAD La selección de los parámetros de este procedimiento simplificado se hizo bajo la ponderación de propuesta por Cardona y Hurtado.6 Al comparar con los aspectos recopilados en el trabajo de campo se encuentran aspectos que no se consideran en los casos evaluados, tales como: • El golpeteo sólo se presenta en estructuras adosadas, el cual no es el caso de las estructuras estudiadas, ya que todas se tratan de edificaciones aisladas. • Los cambios de uso y ampliaciones fueron difíciles de establecer, pero se trataba de estructuras independientes. • La seguridad y zonas de evacuación son aspectos que más bien hacen parte de la calificación de la vulnerabilidad funcional de la edificación y no de su vulnerabilidad estructural. Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �Vulnerabilidad sísmica de la infraestructura escolar urbana en Girardot-Cundinamarca / Aldemaro Gulfo Mendoza, et al. • El entorno y ubicación no se consideran porque ya se estableció que las estructuras estudiadas son aisladas. Por lo anterior se modifican las ponderaciones propuestas en la metodología, como se relaciona en la tabla IV: Tabla IV. Ponderación modificada para la evaluación cualitativa del conjunto de estructuras evaluado. PARÁMETROS DE LA METODOLOGÍA Aspectos estructurales Suelos Aspectos geométricos Cubierta ASPECTOS A EVALUAR % DE EN LA VISITA DE CAMPO INCIDENCIA ASIGNADO Organización del sistema resistente. Resistencia convencional. Diafragma horizontal. 50 Configuración en planta. Configuración en elevación. Distancia máxima entre muros. 15 Posición del edificio y de la cimentación. 25 Tipo de cubierta. 5 Edad y número de pisos TOTAL 5 100 Se utiliza el porcentaje que favorece el buen comportamiento estructural, por ejemplo en el aspecto de configuración geométrica, la regularidad es lo que favorece el buen desempeño por lo que se toma como porcentaje positivo el 77.77% que corresponde a las estructuras regulares. En el aspecto de tipo de cubierta lo que favorece es su bajo peso, por tanto se toma como porcentaje positivo el 16% que corresponde a las estructuras con cubiertas livianas. El resultado arroja una calificación de vulnerabilidad intermedia para la infraestructura analizada, como se evidencia en la tabla V. Analizando el puntaje obtenido 66.83% con la tabla III, se puede determinar que el nivel de vulnerabilidad sísmica de edificación de las 36 instituciones es bajo. Para contrastar estos resultados, con la evaluación detallada de dos de las instituciones, seleccionadas por su antigüedad y por su cobertura estudiantil. En la zona sur del municipio se escogió la Institución Educativa Fundadores Ramón Bueno y José Triana y en la zona norte la Policarpa Salavarrieta. Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 Tabla V. Calificación de la vulnerabilidad del conjunto de estructuras estudiado. PARÁMETRO PUNTAJE % PUNTUACIÓN DE PONDERADO FAVORABLE EVALUACIÓN OBSERVADO Sistema Estructural 50 77.77 38.89 Suelos 25 44.44 11.11 Cubierta 5 16.70 0.835 TOTAL 100 Aspectos Geométricos Número De Pisos 15 6 77.77 72.22 11.66 4.33 66.83 ANÁLISIS CUANTITATIVO DE VULNERALIBILIDAD SÍSMICA Como punto de referencia para la comprobación de la resistencia sísmica de una estructura existente, se tienen las indicaciones dadas en el capítulo A.10 del actual Reglamento Colombiano de Construcciones Sismo Resistentes NSR-10 “Edificaciones construidas antes de la vigencia de la versión del presente reglamento”. Especial aplicación tienen los aspectos relacionados con la evaluación de la vulnerabilidad de la edificación con objeto de calificar su comportamiento, más no los aspectos relacionados con temas como modificaciones en planta o en altura de las estructuras, reforzamiento estructural o actualización a la presente norma. Para el análisis cuantitativo de la vulnerabilidad sísmica de las edificaciones de las instituciones educativas seleccionadas, se aplicará el siguiente proceso: 1. Evaluación de vulnerabilidad sísmica según NSR-10. Para el cálculo de las solicitaciones sísmicas que deben usarse para la obtención de los índices de sobreesfuerzo y flexibilidad, la NSR-10 indica que debe seguirse los procesos mencionados en su capítulo A.3 “Requisitos generales de diseño sismo resistente” y A.4 “Método de la fuerza horizontal equivalente.” 2. Metodología usada en los análisis cuantitativos. Dado que las sedes de las instituciones seleccionadas para análisis detallados las integran varias estructuras, se hace necesario seleccionar 27 �Vulnerabilidad sísmica de la infraestructura escolar urbana en Girardot-Cundinamarca / Aldemaro Gulfo Mendoza, et al. cuales de ellas se encuentran en un nivel de vulnerabilidad tal que ameriten su modelación numérica. Para esto se adoptó el siguiente proceso: a) Evaluación cualitativa de las diferentes estructuras que componen la instalación completa. b) Modelación numérica de la estructura con un nivel de vulnerabilidad preliminar alto o con gran margen de incertidumbre. c) Determinación de índices de sobresfuerzos y flexibilidad. d) Calificación de la vulnerabilidad de la estructura. Período corto de la estructura: Período largo de la estructura: T1 = 2.4 x Fv=4.800 s Período fundamental aproximado de la estructura: Tα = Ctxhα, con Ct=0,047 y α=0,9 (tabla A.4.21 NSR-10); h=6.00 m (2 niveles de 3.00 m) y Tα=0.236 s Para el valor calculado de Tα se lee en el espectro elástico de aceleraciones un valor, Sα=0.875 luego el valor del sismo de diseño es: VS = 0.875 x 18728.52 KN por lo tanto VS = 1638.75 KN. Como resultado de la modelación de la estructura se obtienen los desplazamientos de los centros de masas mostrados en la tabla VI: Las solicitaciones a nivel de esfuerzos se obtiene de las combinaciones de carga muerta y carga viva más carga de sismo simultáneamente, para la determinación del índice de sobresfuerzo se promedian los resultados obtenidos a nivel de entrepiso: Nivel de cubierta: esfuerzo promedio=47.81 KN/m2 (flexión) Nivel de entrepiso: esfuerzo promedio=55.63 KN/m2 (flexión) El esfuerzo resistente promedio de los elementos estructurales, está generado a partir de la fórmula de la escuadría, afectada por los índices de reducción indicados en la tabla a.10.4-1 de la NSR -10. Considerando las irregularidades de la edificación como un nivel regular de calidad y diseño de la construcción el índice de reducción se establece en 0.8. INSTITUCIÓN EDUCATIVA FUNDADORES Siguiendo los requisitos de diseño indicados en el Reglamento Colombiano de Construcciones Sismo Resistentes NSR 10, en especial las contenidas en el Título A - Requisitos generales de diseño sismo resistente, el Título B – Cargas y el Título C – Concreto estructural, se tienen los siguientes datos: • Zona de amenaza sísmica: intermedia • Coeficiente que representa la aceleración pico efectiva, como % de la gravedad Aa = 0.20 • Coeficiente que representa la velocidad pico efectiva, como % de la gravedad Av = 0.20 • Perfil de suelo: D • Coeficiente de amplificación para períodos cortos: Fa = 1.4 • Coeficiente de amplificación para períodos largos:Fv = 2.0 • Grupo de uso: III • Coeficiente de importancia: I = 1.25 • Peso total de la estructura: 18728.52 KN Los parámetros de aceleración, velocidad y desplazamiento para el cálculo del sismo de diseño son: Tabla VI. Desplazamientos de centros de masa. I.E. FUNDADORES-Sede Principal. U1 U2 U3 75 0.144936 0.017698 -0.000341 -0.000065 0.001836 -0.008168 74 0.110337 0.015138 -0.000315 -0.000525 0.003953 -0.006980 75 74 28 m 0.017787 0.015168 m 0.157834 0.10792 m -0.001567 -0.001367 R1 Radianes -0.002870 -0.005204 R2 Radianes 0.000049 0.000476 R3 Radianes -0.009918 -0.008499 Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �Vulnerabilidad sísmica de la infraestructura escolar urbana en Girardot-Cundinamarca / Aldemaro Gulfo Mendoza, et al. El índice de sobreesfuerzo se determina como el cociente entre las solicitaciones resultado de la modelación y el esfuerzo resistente real. Para el caso modelado: Esfuerzo resistente: 49.88KN/m2 (Fórmula de la escuadría) Índice de sobreesfuerzo: sismo de diseño y de deriva máxima, corresponden con los utilizados para el análisis de la Institución Educativa Fundadores Ramón Bueno y José Triana, teniéndose un valor Sα=0.875; luego el valor del sismo de diseño es VS = 0.875 x 9521.28 KN por lo tanto VS = 8383.12 KN Como resultado de la modelación de la estructura se obtienen los desplazamientos de los centros de masas mostrados en la tabla VII: Esfuerzo Resistente: 45.40 KN/m2 (Formula de la escuadría) Nivel de Cubierta Esfuerzo promedio=50.18 KN/m2 Nivel de Entrepiso Esfuerzo promedio=57,24 KN/m2 Índice de Sobreesfuerzo=57,24/ (0,8x45.40)=1.576 Vulnerabilidad de la Estructura:1/1,576=0.63 La estructura presenta 63% de la resistencia correspondiente a los requisitos de una estructura nueva. Siguiendo los pasos para el cálculo del índice de flexibilidad se obtiene: Deriva Sentido X=0,05175 m Índice de Flexibilidad en Sentido X=1,725 Deriva Sentido Y=0.04762 Índice de Flexibilidad en Sentido Y=1.5875 Índice de Flexibilidad de la Estructura: 1.725 Vulnerabilidad de la Estructura: 171,725=0.579 Aquí, la estructura presenta un 57.9% de la rigidez correspondiente a los requisitos de una estructura nueva. Los resultados de este análisis se resumen en la tabla VIII. Vulnerabilidad de la estructura: Esta información indica que la estructura presenta el 71.9% de la resistencia correspondiente a los requisitos de una estructura nueva. El índice de flexibilidad se define como el cociente entre la deflexión o deriva obtenida del análisis de la estructura, y la permitida por el reglamento, para cada uno de los pisos de la edificación. El índice de flexibilidad en sentido de la estructura se define como el mayor valor de los índices de flexibilidad de piso de toda la estructura. Para el caso modelado: Deriva sentido X=0.144936 m-0.110337 m=0.034456 m Deriva máxima permitida =0.01Hpiso = 0.01 x 3.00 m = 0.03 m Índice de Flexibilidad en Sentido Deriva Sentido Y=0.157834-0.107920=0.04991 Índice de flexibilidad en sentido Índice de flexibilidad de la estructura = 1.6634 Vulnerabilidad de la Estructura Esta información indica que la estructura presenta un 60% de la rigidez correspondiente a los requisitos de una estructura nueva. INSTITUCIÓN EDUCATIVA POLICARPA SALAVARRIETA El cálculo del peso total de la estructura arroja un valor de 9521.28 KN. Los parámetros de cálculo de Tabla VII. Desplazamientos de centros de masa. I.E. POLICARPA SALAVARRIETA - Sede Principal. U1 U2 U3 113 0.187621 0.012128 -0.012654 -0.026319 -0.002855 -0.000566 125 0.135873 0.050277 -0.008805 -0.015887 -0.001143 -0.001426 113 125 m 0.015736 0.016020 m 0.141926 0.094302 Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 m -0.074249 -0.043545 R1 Radianes -0.034320 -0.018876 R2 Radianes 0.002573 0.000352 R3 Radianes 0.000930 -0.000033 29 �Vulnerabilidad sísmica de la infraestructura escolar urbana en Girardot-Cundinamarca / Aldemaro Gulfo Mendoza, et al. Tabla VIII. Análisis General de la Vulnerabilidad Sísmica Estructural EVALUACIÓN CUALITATIVA DE LA INFRAESTRUCTURA Análisis de Vulnerabilidad 66.83% Según la tabla III, se puede determinar que el nivel de vulnerabilidad sísmica de edificación de las 36 escuelas determinadas para el estudio es bajo. ANÁLISIS CUANTITATIVO DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA I. E. FUNDADORES – Sede Principal RESISTENCIA La estructura presenta el 71.9% de la resistencia correspondiente a los requisitos de una estructura nueva. RIGIDEZ La estructura presenta un 60% de la rigidez correspondiente a los requisitos de una estructura nueva. I. E. POLICARPA SALAVARRIETA – Sede Principal RESISTENCIA La estructura presenta 63% de la resistencia correspondiente a los requisitos de una estructura nueva. RIGIDEZ La estructura presenta un 57.9% de la rigidez correspondiente a los requisitos de una estructura nueva. ANÁLISIS GENERAL DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA De acuerdo a la evaluación cualitativa de la infraestructura, es evidente que la vulnerabilidad sísmica de las 36 instituciones educativas utilizadas en este estudio es bajo, lo que indica que tiene poca susceptibilidad de daño estructural o colapso. Se espera un escenario de daños menores que llegarían a imposibilitar su uso en condiciones seguras. Es incuestionable que la resistencia estructural promedio de las instituciones educativas escogidas para el análisis detallado es de 67.45% los que indica que su comportamiento ante cargas verticales y uso normal, están dentro de los parámetros aceptables; con respectó a su comportamiento o desempeño frente a la fuerzas horizontales inducidas por el sismo (Según la norma actual), las rigidez promedio 58.95% indica una respuesta probablemente negativa de las estructuras. CONCLUSIONES Si bien desde el punto de vista cualitativo la estructura de las instituciones presenta una vulnerabilidad baja, estos resultados pueden estar generados porque en su totalidad se tratan de edificaciones de baja altura, sin masas de entrepiso que se aceleren, lo que lleva a otorgar calificaciones de buen comportamiento. La anterior calificación contrasta con la evaluación de las estructuras seleccionadas, la cual arrojó que muchas de ellas a pesar de ser de un solo nivel tienen grandes fallas, llegando a sugerir la inviabilidad de su rehabilitación. Una extrapolación de los resultados de la evaluación a todo el conjunto sugiere un nivel de vulnerabilidad diferente. Por lo anterior la evaluación cualitativa se le debe otorgar un margen de error y considerar su calificación con tendencia a un nivel intermedio de vulnerabilidad. Las modelaciones numéricas de las estructuras seleccionadas muestran correspondencia con el nivel de resistencia, en comparación con una estructura nueva en cuanto a resistencia por cargas verticales y se alejan de los requisitos de flexibilidad ante cargas horizontales (sismo), influenciadas tal vez 30 por los cambios en los requisitos de simoresistencia realizados en las distintas versiones de la normalidad. Por ejemplo la modelación del sismo de diseño varió drásticamente pasándose de modelar en promedio aceleraciones de 40% de la gravedad en la norma 84 hasta 87.5% de aceleración de la gravedad como es el caso de las estructuras modeladas. El valor de los índices de sobreesfuerzos y flexibilidad hace viable la opción de actualización de las estructuras a la norma NSR-10, ya que están cerca del límite de 1.5. En este sentido, este estudio resalta la necesidad de implementar un programa de rehabilitación de las estructuras de los centros educativos en este sector, con el fin de evitar un escenario de lesiones físicas humanas y/o inhabilitación de uso de las estructuras. De igual forma, prepondera la importancia de continuar realizando este tipo de investigaciones y/o estudios en los diferentes escenarios de los municipios aledaños, con el objetivo de generar alertas y planes de mejora para el bienestar de las diferentes comunidades que hacen uso de los mismos. REFERENCIAS 1. D. Chavarría y D. Gómez, Estudio Piloto de Vulnerabilidad Sísmica en Viviendas de 1 y 2 Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �Vulnerabilidad sísmica de la infraestructura escolar urbana en Girardot-Cundinamarca / Aldemaro Gulfo Mendoza, et al. pisos del Barrio Cuarto de Legua en el Cono Cañaveralejo. Tesis de pregrado en Ingeniería Civil, Cali: Universidad del Valle. Facultad de Ingeniería, 2001. 2. C. Palomino, Metodologías para Estudios de Vulnerabilidad Sísmica Estructural de Edificaciones Existentes, Bogotá: Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica, 1999. 3. E. Maldonado, I. Gómez y G. Chio, Funciones de Vulnerabilidad y Matrices de Probabilidad de Daño Sísmico para Edificaciones de Mampostería Utilizando Técnicas de Simulación, Bogotá: Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 Universidad Nacional de Colombia, 2008. 4. S. Moreno, Estudio de Vulnerabilidad Sísmica de Edificios de Hormigón Armado. Tesis de Maestría, Barcelona: Universidad Politécnica de Cataluña, 2011. 5. J. Velásquez y M. Blondet, Estimación de Pérdidas Sísmicas Mediante Curvas de Fragilidad Analíticas, Lima: Pontificia Universidad Católica del Perú, 2005. 6. O. Cardona y J. Hurtado, Propuesta Metodológica para los Análisis de Vulnerabilidad, Bogotá: Proyecto UNDRO/ACDI/ONAD, 1990. 31 �Comportamiento elástico y morfológico de compuestos polipropileno-grafeno Mayra Iveth Llamas HernándezA, Carlos A. Guerrero SalazarA, Martín Edgar Reyes MeloA, Juan Francisco Luna MartínezB A B Universidad Autónoma de Nuevo León, Nuevo León, México Universidad Politécnica de Apodaca, Nuevo León, México mi.llamashr@gmail.com RESUMEN En este proyecto de investigación, se estudió el potencial de utilizar grafeno (RGO) como reforzante de las propiedades elásticas de una matriz de polipropileno isotáctico (PP). La síntesis de grafeno se llevó a cabo mediante la oxidación de grafito, exfoliación ultrasónica y reducción química. Los compuestos polipropileno (PP)-grafeno (RGO) fueron obtenidos utilizando polióxido de etileno (PEO) como compatibilizante. Los resultados de este estudio muestran que es posible obtener un incremento en el módulo elástico superior al 300% a temperatura ambiente, con respecto al polipropileno en estado puro, utilizando menos del 1%wt de grafeno (RGO) y polióxido de etileno (PEO) como compatibilizante. PALABRAS CLAVE Grafeno, polipropileno, propiedades elásticas, polímeros, compuestos. ABSTRACT In this study, the reinforcement effects of graphene (RGO) on the elastic properties of an isotactic polypropylene matrix (PP) were studied. Graphene (RGO) was obtained by graphite oxidation, ultrasonic exfoliation and chemical reduction. Polypropylene (PP) - graphene (RGO) composites were obtained by using Poly-ethylene oxide (PEO) as compatibilizer. It was found that the addition of less than 1%wt of graphene (RGO) lead to a significant increase in the elastic modulus, more than 300%, using Polyethylene Oxide (PEO) as compatibilizer, at room temperature. KEYWORDS Graphene, polypropylene, elastic properties, polymers, composites. INTRODUCCIÓN Los polímeros presentan una gran cantidad de propiedades excepcionales, tales como tenacidad, buena elongación, facilidad de procesamiento, bajo peso, y bajo costo. Sin embargo, para algunas aplicaciones y comparándolos con los materiales cerámicos y metálicos, la debilidad de los polímeros está asociada a su baja resistencia mecánica, entre otros aspectos. Lo anterior sugiere el desarrollo de actividades de investigación encaminadas a mejorar sus propiedades mecánicas. 32 Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �Comportamiento elástico y morfológico de compuestos polipropileno-grafeno / Mayra Iveth Llamas Hernández, et al. Por otro lado, y para otro tipo de aplicaciones, podría ser ventajoso mejorar la conductividad eléctrica y térmica.2 Para cubrir las áreas de oportunidad mencionadas, muchos trabajos se han enfocado en la formulación de compuestos poliméricos basados en silicatos y materiales base carbono, tales como nanotubos, fibras de carbono y grafeno.3 Las excelentes propiedades que presenta el grafeno lo señalan como material con un gran potencial para mejorar las propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas, de los polímeros, además de su gran área superficial.4 El grafeno es un material compuesto por una o varias (<10) capas de átomos de carbono arreglados en forma hexagonal y empacados en una red bidimensional en forma de panal de abeja,1,7,15 es considerado el bloque de construcción básico de materiales tales como, fulerenos, nanotubos de carbono (NTC) y grafito.3 Actualmente, se han desarrollado diferentes métodos para la producción de grafeno en grandes cantidades, como la exfoliación directa del grafito,5 exfoliación y reducción química a partir de una solución de óxido de grafito5 o exfoliación y reducción térmica a partir de óxido de grafito seco.3 Todas ellas basan la producción de láminas de grafeno a partir de grafito o sus derivados. Otro aspecto a considerar en la producción de compuestos base grafeno es que las propiedades de éste dependen ampliamente de su método de síntesis. A la fecha, se sigue investigando sobre métodos de producción de láminas de grafeno libres de defectos perjudiciales y en cantidades necesarias para las aplicaciones finales.4 Lograr una dispersión homogénea de las láminas de grafeno en polímeros polares, tales como Polimetil-metacrilato (PMMA), Poli-acrilo-nitrilo (PAN) o Poli-óxido de etileno (PEO) es considerado como otra área de oportunidad; el mezclado en solución se ha revelado como una estrategia ideal cuando estos polímeros pueden ser disueltos en el mismo solvente polar que las láminas de grafeno o algún precursor del grafeno.7 En polímeros no polares como el polipropileno, material utilizado como matriz en este trabajo de investigación, lograr una dispersión homogénea de las láminas de grafeno continúa en proceso de investigación. Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 Este trabajo explora el efecto de la incorporación de bajas concentraciones de grafeno (menores al 1%wt) sobre las propiedades elásticas en una matriz de polipropileno, con la incorporación de un compatibilizante, (polióxido de etileno, PEO) entre las láminas de grafeno y la matriz de polipropileno. EXPERIMENTACIÓN Material utilizado La matriz polimérica seleccionada fue Polipropileno isotáctico de la compañía Basell (homopolímero, ρ=0.90 g/cm³ (23°C), Mw=82,700 g/mol). Para la obtención de las láminas de grafeno, se utilizó grafito en polvo, con un tamaño de partícula promedio de 20 μm, el cual se oxidó usando permanganato de potasio (KMnO4), nitrato de sodio (NaNO3), ácido sulfúrico (H2SO4) al 98%, peróxido de hidrógeno (H2O2) e hidróxido de sodio (NaOH). Posterior a la oxidación, se redujo el óxido para recuperar las láminas de grafeno, usando como agente reductor hidrosulfito de sodio (Na2S2O4). Para compatibilizar el refuerzo con la matriz polimérica se utilizó poli-óxido de etileno (PEO). Todos los materiales se usaron como se recibieron, proporcionados por Sigma Aldrich. Obtención del grafeno (RGO) El primer paso para obtener las láminas individuales de grafito, conocidas como grafeno, es oxidándolo, para lo cual se siguió el método de Hummer’s modificado.7,8 El óxido de grafito es un material hidrofílico, por lo cual, puede disolverse en agua, y de esta manera ser exfoliado en láminas individuales con relativa facilidad al someter la solución a ultrasonido. El óxido de grafito obtenido en este trabajo fue disuelto en agua destilada y sometido a ultrasonido, formándose una suspensión coloidal la cual, a su vez, fue centrifugado a 4000 rpm, a temperatura ambiente, para sedimentar aquellas láminas no exfoliadas de densidad mayor. La parte no sedimentada es lo que contiene las láminas exfoliadas de óxido de grafito denominadas óxido de grafeno. Este material fue secado al vacío durante 24 horas. El óxido de grafeno seco, fue sumergido en 33 �Comportamiento elástico y morfológico de compuestos polipropileno-grafeno / Mayra Iveth Llamas Hernández, et al. una solución reductora de hidrosulfito de sodio y agua destilada, mezclado con hidróxido de sodio (NaOH). La reducción química del óxido de grafeno produce láminas conocidas como óxido de grafeno reducido (RGO) o grafeno. Fig. 1. Representación esquemática de la obtención de las láminas de grafeno (RGO). La figura 1 muestra una representación esquemática de la producción de las láminas de grafeno reducido (RGO). Síntesis de los compuestos Polipropileno Grafeno (PP-RGO) Debido a su gran área superficial, las láminas de RGO tienden a formar aglomerados al momento de ser incorporadas a la matriz polimérica. Para minimizar lo anterior, se usó polióxido de etileno (PEO), polímero soluble en agua, como auxiliar en la dispersión de las láminas de grafeno. Este método constituye el de mezcla en solución + mezcla por fusión. Aprovechando la solubilidad en agua del polióxido de etileno (PEO) y del óxido de grafeno (GO), se obtuvo una solución acuosa con los dos materiales, sometiéndola a agitación ultrasónica para mejorar la dispersión. El solvente fue removido en un horno de vacío, obteniéndose láminas de PEO-GO, las cuales fueron sometidas a reducción química en seguida usando hidrosulfito de sodio. El material reducido fue secado de nuevo para eliminar completamente el solvente. 34 El compuesto ya seco, de polióxido de etileno (PEO) + grafeno (RGO) fue pulverizado y adicionado a la matríz de polipropileno (PP) mediante el método de mezcla por fusión, utilizando un mezclador intensivo de doble husillo, marca C.W. Brabender. La cámara del mezclador fue calentada hasta llegar a 180°C, poniéndose a girar los rotadores a una velocidad de 100 rpm; después se introduce de forma gradual el polipropileno en estado puro; al llegar al estado estable, se alimenta el compuesto PEO-RGO previamente pulverizado continuándose el mezclado por 10 minutos. El proceso completo se realizó bajo una atmósfera de nitrógeno, para evitar la oxidación y la pérdida de las propiedades del compuesto final. En la tabla I se muestran los compuestos obtenidos. La figura 2 presenta esquemáticamente las etapas en el método de obtención utilizado. Tabla I. Compuestos producidos mediante el método de mezcla en solución + mezcla por fusión. Muestra ID PP(%wt) PEO (%wt) PP/2PEO/0.1RGO 97.9 2 PP/5PEO/0.1RGO 94.9 5 PP/2PEO/0.5RGO PP/5PEO/0.5RGO 97.5 94.5 2 5 Grafeno (%wt) 0.1 0.5 0.1 0.5 Fig. 2. Esquema del método de producción de los compuestos PP-PEO-RGO. Caracterización La caracterización del grafeno se llevó a cabo mediante difracción de rayos X y microscopía electrónica de transmisión TEM. Se utilizó un difractómetro X’Pert Pro con fuente de radiación Cu Kα (λ = 0.15418 nm), a una velocidad de 0.5° min-1. Para el TEM se usó un equipo JEOL JEM-2100F operado con un voltaje de aceleración de 200kV. La muestra tomada fue una porción del grafeno obtenido en forma de película. Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �Comportamiento elástico y morfológico de compuestos polipropileno-grafeno / Mayra Iveth Llamas Hernández, et al. Para los compuestos, se evaluó la parte de la viscosidad compleja relacionada con las propiedades elásticas aplicando una deformación oscilatoria en estado de flujo. Para estas pruebas se utilizó un reómetro de placas paralelas modelo SR-5000 Science Rheology, operando a una temperatura de 180°C y con un barrido de frecuencias desde 0.1 hasta 100 rad/s. Todas las pruebas fueron llevadas a cabo en una atmósfera inerte de nitrógeno. Para muestras sólidas, las propiedades elásticas se midieron usando análisis mecánico dinámico (DMA). El módulo elástico se analizó variando la temperatura desde 25°C hasta 180°C, la frecuencia permaneció constante a un valor de 0.5 Hz. Se utilizó un microscopio óptico para analizar la morfología y la dispersión del grafeno en la matriz de polipropileno en los compuestos fabricados por los dos diferentes métodos. también el difractograma obtenido para lo que hemos llamado láminas de grafeno, (b), en el cual no se muestra ningún pico de difracción. Lo anterior probablemente se pueda atribuir a la pérdida del orden periódico de acomodo de las láminas, presentado antes de la exfoliación. De la explicación anterior se puede inferir que la diferencia entre las dos curvas se debe a que el grafito fue exfoliado en grafeno mono- lámina o grafeno multi-lámina. Estos datos son concordantes con los resultados reportados en investigaciones previas.1-4 Microscopía electrónica de transmisión para el óxido de grafeno reducido (RGO) Las imágenes de TEM de la figura 4 corresponden al RGO obtenido. En ellas se puede observar una RESULTADOS Y DISCUSIÓN Difracción de rayos X para el óxido de grafeno reducido (RGO) La figura 3 muestra los resultados que se obtuvieron para (a) el grafito en estado puro y (b) para las láminas de RGO. Para el primer caso, se muestra un difractograma típico de la estructura cristalina de grafito en estado puro. La presencia de un intenso pico de difracción confirma que el grafito utilizado como punto de partida para la obtención de grafeno tiene una estructura de apilamiento altamente orientado. En la misma figura, podemos apreciar Fig. 3. Difractograma para (a) el grafito utilizado y (b) el grafeno obtenido RGO. Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 Fig. 4. (a) Imagen de TEM para el óxido de grafeno reducido (RGO). (b) Imagen de TEM para óxido de grafeno reducido a una resolución mayor. 35 �Comportamiento elástico y morfológico de compuestos polipropileno-grafeno / Mayra Iveth Llamas Hernández, et al. morfología de lo que asemejan láminas de grafeno corrugadas, las cuales se han reportado previamente en la literatura, argumentándose que la corrugación es intrínseca de las láminas de grafeno.4,15 En la misma figura, además de observar lo que parecieran láminas apiladas (indicada con flecha), es posible notar regiones con diferente intensidad de grises, o bien, regiones de diferente densidad, lo cual es indicativo de una exfoliación con respecto a la estructura original del grafito, tal como lo indican los resultados de difracción de rayos X ya mencionados, donde fue posible asumir que el material obtenido corresponde a grafeno mono-lámina o grafeno multilámina.4,7-9,34 Microscopía óptica para los compuestos Las figura 5 y 6 muestran las imágenes de microscopía óptica para los compuestos obtenidos. En ambas figuras se observa la presencia de aglomeraciones, evidenciando una mala dispersión en la matriz de polipropileno. Fig. 6. Imágenes de microscopía óptica para los compuestos: (a) PP/5%wt PEO/ 0.1%wt RGO y (b) PP/5%wt PEO/0.5%wt RGO. Obtenidos mediante el método de mezcla en solución + mezcla por fusión. Fig. 5. Imágenes de microscopía óptica para los compuestos: (a) PP/2%wt PEO/0.1%wt RGO, (b) PP/2%wt PEO/0.5%wt RGO. Obtenidos mediante el método de mezcla en solución + mezcla por fusión. 36 Al encontrarse el polipropileno en estado de flujo, se produce gran movimiento de las cadenas poliméricas, lo que propicia la difusión del compuesto adicionado (PEO-RGO) a través del polipropileno, sin embargo un factor importante a tomar en cuenta para evitar la aglomeración de las láminas de grafeno es la velocidad de los husillos de la cámara de mezclado, aunque este efecto es diferente para cada polímero. Para romper con las aglomeraciones, Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �Comportamiento elástico y morfológico de compuestos polipropileno-grafeno / Mayra Iveth Llamas Hernández, et al. la velocidad debe aumentar conforme aumenta la concentración de reforzante, ya que entre mayor sea la cantidad de éste, mayor será la energía necesaria para poder romper dichas aglomeraciones. Esto ya se ha reportado para otros materiales reforzantes, entre ellos nanotubos de carbono, los cuales son considerados láminas de grafeno enrolladas.39 Dados los pobres resultados obtenidos en la dispersión del reforzante con el compatibilizante y las condiciones de mezclado utilizadas, se propone la búsqueda de vías alternas para mejorar la dispersión, tales como modificar el tipo de compatibilizante, la modificación de la velocidad de husillo y del tiempo de mezclado entre las más importantes. Reología de los compuestos en estado de flujo La comparación de la viscosidad de todos los compuestos obtenidos se muestra en la figura 7. En las imágenes se puede observar que la viscosidad se encuentra alrededor de los mismos valores del polipropileno puro, lo que aparentemente indica que en estado de flujo el PEO no está haciendo su función como compatibilizante. que la diferencia máxima en el módulo elástico entre el PP y el compuesto se obtiene a una temperatura de 30°C, siendo del orden de 490 MPa (173%). Para el compuesto PP/2%PEO/0.5%RGO, figura 8b, a la temperatura de 30°C, la diferencia es mayor, llegando a ser de 741 MPa (361%). El aumento en el módulo elástico en los compuestos, puede deberse a que las láminas de grafeno se “anclan” a las cadenas de PEO, las cuales interaccionan a su vez con el polipropileno a través de enlaces débiles tipo van der Waals o puentes de hidrogeno. Sin embargo este reforzamiento es menos obvio al aumentar la temperatura, debido al aumento en la movilidad de las cadenas de ambos polímeros. La temperatura en la cual el módulo elástico es prácticamente cero se mantiene alrededor de los mismos valores para el polipropileno puro y todos los compuestos, lo cual es una gran ventaja para aplicaciones en donde es necesario el reforzamiento Fig. 7. Viscosidad en función de la frecuencia para el PP y todos los compuestos obtenidos ya sea por el método de mezcla en fusión (PP/RGO) o por el método de mezcla en solución + mezcla por fusión (PP/PEO/RGO) a 180°C. Resultados de DMA en los compuestos obtenidos por mezcla en solución + mezcla por fusión. La figura 8 muestra el módulo elástico (E’) en función de la temperatura para los compuestos obtenidos. En la figura 8a, correspondiente al compuesto PP/2PEO/0.1%RGO, se puede apreciar Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 Fig. 8. Módulo elástico en función de la temperatura para los compuestos obtenidos por mezcla en solución + mezcla por fusión y su comparación con PP en estado puro. (a) PP/2PEO/0.1%RGO, (b) PP/2%PEO/0.5%RGO, 37 �Comportamiento elástico y morfológico de compuestos polipropileno-grafeno / Mayra Iveth Llamas Hernández, et al. mecánico a temperatura ambiente, pero con baja temperatura de procesamiento en el estado de flujo. En la figura 9a se observa el módulo elástico del compuesto PP/5%PEO/0.1%RGO; una diferencia máxima de 166 MPa (58%), con respecto al del polipropileno puro a una temperatura de 30°C. Para el compuesto PP/5%PEO/0.5%RGO, la figura 9b muestra un aumento de alrededor de 576 MPa (300%) respecto al PP puro a una temperatura de 30°C. La concentración de 5% PEO probablemente esté por encima de lo requerido para las cantidades de grafeno manejadas en este trabajo, de ahí que el compuesto con 2% PEO presente un ΔE’ mayor. A pesar de lo anterior, se presume que a mayor cantidad de grafeno, mayor cantidad de compatibilizante, debido a la posible saturación de las láminas de grafeno Fig. 10. Variación del módulo elástico (ΔE’) de los compuestos con respecto a la concentración de grafeno (%wt RGO) y la concentración de compatibilizante (%wt PEO); la matriz de PP puro corresponde al punto 0,0,0 usado como referencia. Fig. 9. Módulo elástico en función de la temperatura para los compuestos obtenidos por mezcla en solución + mezcla por fusión y su comparación con PP en estado puro. (a) PP/5%PEO/0.1%RGO y (b) PP/5%PEO/0.5%RGO. Resumiendo los últimos resultados, la figura 10 muestra la diferencia del módulo elástico (ΔE’), en función de la concentración de grafeno y la concentración de compatibilizante para todos los compuestos con respecto al polipropileno puro a 30°C. Se puede notar que, a concentración constante de polióxido de etileno, hay un aumento del módulo elástico al aumentar la concentración de grafeno. Las condiciones a las cuales se obtiene la mayor diferencia es con 0.5%wt grafeno y 2%wt PEO. 38 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES I. Para el polipropileno reforzado con láminas de grafeno en estado de flujo no se presentaron diferencias significativas en el comportamiento de la viscosidad, con respecto a la matriz en estado puro. II. El adicionar PEO a los compuestos PP/RGO, promueve un aumento en el módulo elástico a temperaturas debajo del estado de flujo. III. La cantidad agregada de 2%wt PEO con 0.5%wt de grafeno se reporta como la concentración más favorable para un valor máximo de E’, a una temperatura de 30°C. IV. Para las concentraciones de grafeno usadas en este proyecto, funciona mejor el adicionar concentraciones bajas de PEO (≈2%). V. La temperatura en la cual el módulo elástico presenta un valor de “0” es prácticamente la misma (T≈160°C), tanto para el polipropileno en estado puro como para los compuestos Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �Comportamiento elástico y morfológico de compuestos polipropileno-grafeno / Mayra Iveth Llamas Hernández, et al. polipropileno/PEO/grafeno. Esto pudiese resultar favorable en aplicaciones desde el punto de vista del procesamiento en grandes cantidades de los compuestos, debido a que no es necesario utilizar energía adicional que involucre aumento de costos para alcanzar el estado de flujo de los compuestos, y obteniendo reforzamiento mecánico a temperatura ambiente. VI. En general se puede concluir que conseguir una buena dispersión continúa siendo un desafío primordial para el reforzamiento efectivo de los polímeros, especialmente en especímenes no polares, tales como el Polipropileno (PP). Para la realización de investigaciones posteriores se considera conveniente el análisis del espesor y longitud de las láminas de grafeno obtenidas, así como también la obtención de imágenes de TEM a mayores magnificaciones, esto con el objetivo de conocer la calidad de láminas de grafeno que será utilizado en la síntesis de los compuestos. Se recomienda, en el método de mezcla por fusión, realizar pruebas para la búsqueda de condiciones óptimas de mezclado con el objetivo de mejorar la dispersión del grafeno en la matriz polimérica, tales como la modificación de la velocidad de husillo y del tiempo de mezclado. Es n e ce s ar i o a n al i z ar n ue v as ví as de compatibilización que pudiesen ser eficientes para mejorar la dispersión. Debido a las imágenes de microscopía óptica, las cuales revelaron la presencia de aglomeraciones. Sería conveniente realizar pruebas con óxido de grafeno, con la finalidad de evaluar el potencial de éste en las propiedades elásticas de la matriz de polipropileno. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Zhou T, Chen F, Liu K, Deng H, Zhang Q, Feng J, Fu Q, A simple and efficient method to prepare graphene by reduction of graphite oxide with sodium hydrosulfite, 2011, Nanotechnology 22, 45704. 2. Mahmoud W, Morphology and physical properties of poly(ethylene oxide) loaded graphene nanocomposites prepared by two different techniques, 2011, European Polymer Journal, 47, 1534-1540. Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 3. Kim H, Abdala A, Macosko C, Graphene/ polymer nanocomposites 2010, Macromolecules, 43, 6515-6530. 4. Chen M, Oh W, Zhang K, Zhang F, 2010, Journal of K physical society, 4, 1098-1102. 5. Srinivas G, Zhu Y, Piner R, Skipper N, Ellerby M, Ruoff R, Synthesis of graphene-like nanosheets and their hydrogen adsorption capacity, 2009, Carbon, 48, 630-635. 6. Callister W, Material Science and Engineering, 7thed, 2007, ed. John Wiley & Sons Inc. 7. Song P, Cao Z, Cai Y, Zhao L, Fang Z, Fu S, Fabrication of exfoliated graphene-based polypropylene nanocomposites with enhanced mechanical and thermal properties, 2011, Polymer, 52, 4001-4010. 8. Hummers W, Offeman R, Preparation of graphitic oxide, 1957, J. Am. Chem. Soc.,80,1339. 9. Potts J, Dreyer D, Bielawski C, Ruoff, R, Graphene-based polymer nano-composites, 2011, Polymer, 52, 5-25. 10.Singh V, Joung D, Zhai L, Das S, Khondaker S, Seal S, Graphene based materials: past, present and future, 2011,Progress in Materials Science, 56, 1178-1271. 11.González J, Hernández M, Guinea, F, Electrónica del grafeno, 2010, Investigación y Ciencia, 408, 42-49. 12.Macosko, et al, Polymers, 2011,11, 748-752. 13.Lotya M, High-concentration, surfactantstabilized graphene dispersions, 2010, ACS Nano, 4, 3155-3162. 14.CY Su, AY Lu, Y Xu, FR Chen, AN Khlobystov, LJ Li; High-quality thin graphene films from fast electro-chemical exfoliation; 2011, ACS Nano, 5, 2332-2339. 15.Park S, Ruoff R, Chemical methods for the production of graphene, 2009, nature nanotechnology, 58, 1038. 16.Potts J, Dreyer D, Bielawski C, Ruoff, R, Graphene-based polymer nano-composites, 2011, Polymer, 52, 5-25. 17.Kovtyukhoa N, et al, Layer-by-layer assembly of ultrathin composite films from micron-sized graphite oxide sheets and polycations, 1999, Chem. Mater, 11, 771-778. 39 �Comportamiento elástico y morfológico de compuestos polipropileno-grafeno / Mayra Iveth Llamas Hernández, et al. 18. K im H, et a l , Gr aphene / pol yethy lene nanocomposites: effect of polyethylene functionalization and blending methods, 2011, Polymer, 52, 1837-1846. 19. Forbeaux I, et al, Heteroepitaxial graphite on 6 H−SiC (0001): Interface formation through conduction-band electronic structure, 1998, Phys. Rev., 58, 16396-16406. 20. Robertson AW, et al, Aligned rectangular fewlayer graphene domains on copper surfaces, 2011, Chemistry of Materials, 23, 20, 4543-4547. 21. Yu, Q, et al, Graphene segregated on Ni surfaces and transferred to insulators, 2008, Appl. Phys. Lett.,93,113103. 22. Bai H, et al, Functional composite materials based on chemically converted graphene, 2011, Advanced Materials, 23, 1089-1115. 23. Li D, 2008, nnano, 451, 1038. 24. Xu J, et al, Graphene nanosheets and shear flow induced crystallization in isotactic polypropylene nano-composites, 2011, Macromolecules, 44, 2808-2818. 25. Martínez G, Nano-compuestos poliméricos de grafeno: preparación y propiedades, 2011, Revista iberoamericana de polímeros, 12, 1. 26. Semaan C, et al, The preparation of carbon nanotube/poly (ethylene oxide) composites using amphiphilic block copolymers, 2012, Polym. Bull., 68, 465-481. 27. Karger-Kocksis J, Polypropylene structure, blends and composites, 1995, Chapman and Hall, 1st ed.,cap1. 28. Maier C, Calafut T, 1998, William-Andre Inc., Cap.1,2. 29. Guenet J, Polymer-solvent molecular compounds, 1st ed, Elsevier, cap. 4. 30. Crowley M, et al, Stability of polyethylene oxide in matrix tablets prepared by hot-melt extrusion, 40 2002, Biomaterials, 23, 4241-4248. 31.Kalaitzidou K, et al, Mechanical properties and morphological characterization of exfoliated graphite–polypropylene nanocomposites 2007, composites: partA, 38, 1675-1682. 32.Ji-Eun An, et al, 2012, Fibers and Polymers, 13, 507-514. 33.Bhattacharya S, et al, Polymeric Nanocomposites, 1st ed, 2008, ed. Hanser, cap. 4. 34.Weitz D, et al, 2007, G.I.T. Lab. Jornal, 3-4, 6870. 35.Wang G, et al, Facile synthesis and characterization of graphene nanosheets, 2008, J. Phys. Chem.,112, 8192-8195. 36.Ceccia S, et al, Rheology of carbon nanofiberreinforced polypropylene, 2008, Rheol Acta, 47, 425-433. 37.Chen G, et al, Ethylene–acrylic acid copolymer induced electrical conductivity improvements and dynamic rheological behavior changes of polypropylene/carbon black composites, 2009, J. Polymer Science, 47, 1762-1771. 38.Stern C, 2005, Thesis, Universidad de Twente, Enschede. 39. Prashanta K, et al, Multi-walled carbon nanotube filled polypropylene nanocomposites based on masterbatch route: Improvement of dispersion and mechanical properties through PP-g-MA addition, 2008, express polymer letters, 10, 735-745. 40.Zou Y, et al, Processing and properties of MWNT/HDPE composites, 2004, Carbon, 42, 271-277. 41.Wu H, et al, 2012, Chinese Journal of Polym. Sc., 2,199-208. 42.Fang M, Wang K, Lu H, Yang Y, Nutt S. Covalent polymer functionalization of graphene nanosheets and mechanical properties of composites, 2009, J Mater Chem;19:7098. Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �Propiedades de pastas de cementos modificados con residuos industriales Rodrigo Puente OrnelasA, Leonardo Chávez GuerreroA, Gerardo Fajardo San MiguelB, Alejandro Trujillo ÁlvarezA, Herlinda María Delgadillo GuerraA Universidad Autónoma de Nuevo León, FIME-CIDET Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Civil, ropuor@gmail.com A B RESUMEN Pastas fueron elaboradas reemplazando cemento portland ordinario por caliza de bagazo de agave, ceniza volante, nano-SiO2 geotérmica y humo de sílice. Las pastas fueron curadas a 20ºC y 100% de humedad hasta 28 días. Se les evaluó la resistencia a la compresión, resistencia a la penetración de iones cloruro, porosidad y microestructura. Tras la evaluación, los resultaron revelaron que las pastas reemplazadas mostraron una matriz más compacta y menos porosa, valores de resistencia a la compresión de hasta un 45% más, valores de paso de carga de hasta 57% menos, en comparación con las pastas de referencia. PALABRAS CLAVE Ion cloruro, cemento, caliza, nano- SiO2, microestructura. ABSTRACT Pastes were fabricated replacing ordinary portland cement by limestone agave bagasse, fly ash, geothermal nano-SiO2 and silica fume. The pastes were cured at 20°C and 100% humidity for 28 days. They evaluated the compressive strength, resistance to penetration of chloride ions, porosity and microstructure. After evaluation, the results showed that the pastes additioned exhibited a more compact and less porous matrix, values of compression strength of up to 45% more, load passage values of up to 57% less, compared to reference pastes. KEYWORDS Chloride ion, cement, limestone, nano-SiO2, microstructure. INTRODUCCIÓN Los problemas actuales causados por las altas emisiones de CO2, como el calentamiento global y el aumento de la generación de residuos industriales, han creado conciencia en la sociedad acerca de la preservación del medio ambiente. Por otra parte, la sostenibilidad de la industria del cemento se ha visto amenazada por el aumento del precio de los combustibles fósiles y los eco-impuestos para la liberación de CO2. Por lo anterior, la mitigación de las emisiones de CO2 mediante el uso de adiciones minerales como sustitutos parciales de cemento es hoy en día una práctica muy común,1-3 no sólo para preservar el medio ambiente, la energía y Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 41 �Propiedades de pastas de cementos modificados con residuos industriales / Rodrigo Puente Ornelas, et al. los recursos naturales, sino también para mejorar la calidad, propiedades (física, química, mecánica), durabilidad y precio del concreto.4,5 Hay muchas investigaciones en las que se han utilizado adiciones minerales tales como puzolanas naturales, filler calizo, desechos industriales (escoria granulada de alto horno, ceniza volante, humo de sílice y cenizas de cascara de arroz), agregado grueso de concreto reciclado, para nombrar unos pocos.6-10 En varios casos, estas adiciones aumentan la resistencia mecánica; mejoran la uniformidad microestructural fomentando con ello la reducción en la permeabilidad y porosidad. A pesar de los numerosos informes relacionados con el uso de adiciones minerales en las últimas cinco décadas, los cuales proponen la viabilidad de sustituir un porcentaje determinado de cemento sin perjudicar las propiedades del concreto, existen muy pocos en los cuales se aborde sobre el uso de los residuos industriales generados por las plantas geotérmicas y la industria del mezcal o tequila. En el caso de los residuos generados por las plantas de energía geotérmica, estos pueden llegar a causar problemas importantes debido a su generación y acumulación. Varias estimaciones indican que más del 80% de las plantas existentes tienen estas dificultades.11 Sin embargo, en la actualidad la producción de electricidad a través de los recursos geotérmicos es cada vez mayor por las ventajas económicas y ecológicas en comparación con otras fuentes de generación de electricidad.12 Una de estas plantas se encuentra en Mexicali, Baja California, México, en la cual se estima una producción de hasta 70 mil toneladas por año13 de residuos (residuo llamado en este artículo como nano-SiO2 geotérmica, “NSG”), por lo que es importante encontrar una aplicación para este residuo. Este residuo es un material compuesto por nanopartículas de sílice amorfa (~ 20nm) en más de 90% en peso y una cantidad considerable de cloruros de sodio y potasio.14 Este material ha sido estudiado como material secundario en la producción de vidrio, cerámica refractaria,15 así como en la preparación de pastas, morteros y concretos.16-18 Por otra parte, el mezcal o tequila, que es una bebida alcohólica producida en México, requiere como materia prima para su fabricación, plantas de 42 agave, cuyo consumo ha aumentado año con año y es estimado actualmente en 1.000.000 de toneladas.19 Según Ibarra-Hernández y cols.,20 la composición global de la planta agave es: 60% humedad, 25% carbohidratos, 10% fibra, 2,5% minerales y 2,5% de otros componentes, tales como proteínas e inulinas, por lo tanto, durante el proceso de fabricación de mezcal o tequila se producen miles de toneladas de residuos que comúnmente son llamados “bagazo”, que tan solo la industria de producción del mezcal genera de 15 a 20 kg por litro.21 Si estos residuos no se reciclan o se procesan adecuadamente generan contaminación y suelen ser quemados o arrojados a los vertederos. Según diversos estudios, el bagazo es un candidato para su uso en la preparación de alimento para ganado, remedios para la salud, construcción, fertilizantes, combustible, sustratos para la aplicación de enzimas inulinosas de microorganismos como Aspergillus niger CH-A-2010 y CH-A-2016.22-27 Sin embargo, hay pocos estudios sobre la viabilidad de su uso en la industria de la construcción.28-29 Por esta razón, en la presente investigación se estudiaron los efectos de la sustitución parcial de cemento portland ordinario por caliza de bagazo de agave, ceniza volante y nano-SiO2 geotérmica, sobre la porosidad, resistencia mecánica, microestructura y resistencia a la penetración de iones cloruro en pastas elaboradas con estos materiales. EXPERIMENTACIÓN Materias primas El bagazo de agave se recogió directamente de la fábrica de mezcal IPIÑA SA de CV ubicada en San Luis Potosí, México. Se utilizó un horno Thermolyne 48000 para calentar el bagazo a 450 °C con el fin de obtener las cenizas, llamadas en este artículo como caliza de bagazo de agave (CBA) debido a su alta concentración de CaCO3. La ceniza se tamizó para obtener partículas menores a 75 micras y finalmente fue homogenizada. Por otro lado, la cenizas volante (CV) fue proporcionada por la planta Termoeléctrica José López Portillo (ubicado en Nava, Coahuila, México), la cual corresponde a ceniza de clase F, debido a su bajo contenido de CaO, de acuerdo a lo descrito por ASTM C618-08a.30 La ceniza fue tamizada para obtener partículas menores a 75 micras y finalmente fue homogenizada. Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �Propiedades de pastas de cementos modificados con residuos industriales / Rodrigo Puente Ornelas, et al. Respecto a la nano-SiO2 geotérmica (NSG), esta fue proporcionada por la planta geotérmica Cerro Prieto (que se encuentra en Mexicali, Baja California, al norte de México). Este material fue lavado utilizando agua que se encontraba a 100°C, esto con la finalidad de disolver y eliminar la alta concentración de cloruros de sodio y potasio (~ 32,2%) contenidos en la nano-SiO2, de manera que se el NSG quede en una concentración de cloruros totales igual a 0% en peso. El % de cloruros totales (Cl-) fue determinado mediante la técnica de valoración volumétrica utilizando el método de Mohr.31 Después del lavado, la NSG se filtró y se secó durante 24 horas a 120°C en un horno eléctrico. Posteriormente, la NSG se tamizó para obtener partículas menores a 75 micras y finalmente fue homogenizada. El humo de sílice (HS) empleado en este trabajo corresponde a una micro-sílice densificada en polvo comercial, marca RHEOMAC SF100, la cual es comercializada por la compañía química BASF. Dicho material fue tamizado para obtener partículas menores a 75 micras y finalmente fue homogenizado. El cemento utilizado en este estudio fue proporcionado por CEMEX México y corresponde a la clasificación de tipo I CPO (Cemento Portland Ordinario, de acuerdo a la norma mexicana, NMXC-414-ONNCCE). 32 Todas las materias primas utilizadas en este estudio se caracterizaron por fluorescencia de rayos X y las composiciones químicas se muestran en la tabla I. Diseño de mezclas y producción de pastas Se elaboraron pastas cilíndricas de diferentes tipos de mezclas utilizando cemento portland ordinario (CPO), caliza de bagazo de agave (CBA), ceniza volante (CV) y nano-SiO2 geotérmica (NSG), humo de sílice (HS), agua destilada y superplastificante comercial (Glenium 3150, base policarboxilato en una proporción de 1.5% con respecto al peso del cemento). Las dimensión de las pastas cilíndricas fue de 25.4x50.5mm y se elaboraron usando una relación agua/materiales cementantes (a/c) de 0.45, así como la sustitución de CPO por 1.67, 2.5 y 5% en peso de CBA, CV, NSG y SF). Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 Tabla I Análisis químico por FRX de las materias primas empleadas. Compuesto Composición química (% peso) CPO NSG CV CBA 0.845 15.79 61.165 1.4 95.89 0.82 0.45 Na2O 0.36 0.32 0.273 Al2O3 4.46 0.09 25.144 MgO 1.27 - SiO2 18.51 98.36 SO3 3.26 0.03 0.184 0.23 1.405 - 0.988 P2O5 Cl- 0.08 - - 0.06 CaO 67.45 0.45 Mn2O3 0.13 0.05 0.014 *P. I., % 0.79 0.31 3.016 Total 100 K2O TiO2 Fe2O3 **R. I., % 0.87 0.21 2.61 - 0.04 0.05 100 2.42 4.556 - 100 - : No aplica * P. I.: Pérdidas por ignición a 950ºC. **R. I.: Residuos insolubles. HS - 0.17 - 0.42 3.53 12.75 0.42 0.06 0.41 65.31 0.61 - 0.03 0.21 0.29 - 0.189 - 100 - 1.22 0.03 100 La dosificación de las materias primas utilizadas se muestra en la tabla II. Las pastas fueron fraguadas a 20ºC. Después de 24 horas, se fueron sumergidas en agua saturada con hidróxido de calcio, permaneciendo en ese ambiente de curado hasta 28 días a una temperatura de 20°C. Para obtener la mejor reproducibilidad de los experimentos, se utilizaron cuatro pastas por cada tipo de mezclas y por cada período de hidratación. Métodos de medición La resistencia a la compresión se evaluó a los 28 días utilizando una máquina de compresión de 200 toneladas, esto para cada una de las edades de curado. Después de las pruebas de resistencia a compresión, el centro de las pastas se extrajo y se trituró para obtener partículas de aproximadamente 5 mm de diámetro las cuales fueron sumergidas en recipientes que contenían acetona, y se sometieron a un proceso de secado empleando una temperatura de 50°C por 24 h, esto para detener las reacciones de hidratación. 43 �Propiedades de pastas de cementos modificados con residuos industriales / Rodrigo Puente Ornelas, et al. Tabla II. Proporción de materiales en la elaboración de los diferentes tipos de mezclas (% en peso). CPO CBA 64.846 (95%) 3.413 (5%) R 68.259 (100%) M2 64.846 (95%) M1 M3 M4 M5 M6 Materiales cementantes suplementarios (Nivel de reemplazo de CPO en % en peso) 64.846 (95%) 64.846 (95%) 64.846 (95%) 64.846 (95%) 1.706 (2.5%) 1.137 (1.67%) CV 3.413 (5%) NSG 3.413 (5%) 1.706 (2.5%) 1.137 (1.67%) Para el análisis de pastas por Microscopía Electrónica de Barrido (MEB), las muestras representativas se impregnaron con resina epoxi, fueron devastadas y pulidas y finalmente recubiertas con grafito. Las imágenes de MEB se obtuvieron en el modo de electrones retrodispersados utilizando un voltaje de aceleración de 20 kV, las observaciones más relevantes se presentan en este trabajo. Además, se tomaron algunas secciones de las pastas para determinarles la porosidad siguiendo el procedimiento reportado en la ASTM C-642-97.33 La resistencia a la penetración de iones cloruro se evaluó en pastas cilíndricas curadas a 28 días empleando la técnica RCPT (rapid chloride penetration test) de acuerdo con el procedimiento estipulado por la norma ASTM C 1 202.34 Para eso, las pastas de las dimensiones 25.4x50.5mm fueron cubiertas con pintura epoxi en toda su superficie periférica y después de secarse por 24 horas, se introdujeron en una cámara de secado a una presión de vacío de 1 mm Hg durante tres horas; posteriormente, la cámara se llenó con agua destilada manteniendo la presión de vacío durante 1 hora; después, las pastas se mantuvieron en la inmersión de agua por 24 horas, esto sin presión de la cámara. Después del período de inmersión, las pastas se colocaron entre dos celdas conectadas a un potenciostato. Para ello, una de las celdas se llenó con solución acuosa preparada al 0.3 N de NaOH y la otra celda con una solución acuosa preparada al 3% de NaCl. Finalmente, las células fueron conectadas a una fuente de alimentación de voltaje, donde el electrodo 44 HS Agua SP Total 30.717 1.024 100 30.717 1.024 100 30.717 1.024 100 30.717 30.717 3.413 (5%) 1.137 (1.67%) 30.717 1.024 1.024 1.024 100 100 100 de la celda que contenía el NaCl funcionó como cátodo y el electrodo de la celda que contenía NaOH funcionó como ánodo. La prueba de RCPT se realizó en 3 pastas por cada diseño de mezcla utilizando un voltaje constante de 60,0 ± 0,1 V durante seis horas, obteniendo como resultado de la prueba de un valor de paso de carga total (Q en culombios). Los resultados observados en los valores de Q son el promedio de 3 ensayos y fueron clasificados de acuerdo con los criterios sugeridos por la norma ASTM C1202 (ver tabla III). Tabla III. Penetrabilidad del ion cloruro en base al paso de caga. Paso de carga (coulombs) Penetrabilidad del ion cloruro 2,000-4000 Moderada ›4,000 1,000-2,000 100-1,000 ‹100 Alta baja Muy baja Despreciable Después de la prueba de RCPT, las pastas se rompieron transversalmente y una de las secciones fue expuesta en su cara interna ante una solución acuosa preparada al 0.1 M con nitrato de plata (AgNO3, el cual funge como indicador de iones cloruro). Después de 5 minutos de exposición, la precipitación de cloruro de plata color blanco (AgCl) apareció sobre la superficie revelando la presencia de iones cloruro en el interior de las pastas. Posteriormente, la profundidad de penetración de iones cloruro fue evaluada. Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �Propiedades de pastas de cementos modificados con residuos industriales / Rodrigo Puente Ornelas, et al. RESULTADOS Y DISCUSIÓN La figura 1 muestra los resultados obtenidos de las pruebas de resistencia a la compresión realizadas en las pastas. De manera general, en dicha figura puede observarse que los diferentes tipos de mezclas presentaron un incremento en la resistencia a la compresión con respecto al incremento en el tiempo de curado, esto debido a la producción de gel CSH, principal promotor de la resistencia mecánica, el cual es producto de reacción del agua con las diferentes fases anhidras del cemento. Así mismo, los materiales suplementarios como el CV, HS y NSG también fomentaron un incremento en las propiedades mecánicas de las pastas que fueron adicionadas con éstos, ya que dichos materiales reaccionaron con el hidróxido de calcio (producto de hidratación generado tras la reacción del agua con las diferentes fases anhidras del cemento) produciendo gel CSH adicional, de manera que a los 28 días de curado, los valores de resistencia a la compresión de las pastas adicionadas superaron a los valores de las pastas elaboradas con 100% de CPO. A 28 días, las pastas adicionadas con NSG superaron a las pastas elaboradas con 100% de CPO (mezcla R) en un 27%, 54% y 75% más en resistencia a la compresión al reemplazar el CPO por NSG en un 1.67% (mezcla M6), 2.5% (mezcla M5) y 5% (mezcla M3) respectivamente. Estos resultados son atribuidos a la efectividad de la reacción puzolánica de la NSG con el hidróxido de calcio, de manera que al tener mayor NSG en la matriz cementante existe mayor posibilidad de que ésta produzca más gel CSH y consecuentemente la matriz se haga más compacta mejorando con ello los valores de resistencia a la compresión. En otras investigaciones, se ha observado una alta actividad puzolánica en nano-sílice geotérmica cuando esta ha sido utilizada como material de reemplazo de cemento.35,36 Además, es importante señalar que de acuerdo con estudios realizados por Quercia,37 quien a su vez refiere a Qing38 y lin39 las partículas de nano-sílice empleadas en la elaboración de morteros y concretos actúan como sitios de nucleación para la precipitación de gel CSH, logrando con ello un mejoramiento en los resultados de resistencia a la compresión, efecto también observado con el uso de la NSG. Por otro lado, puede observarse que la resistencia a la compresión de las pastas elaboradas con 5% de Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 CV (mezcla M2) va incrementando paulatinamente con respecto al tiempo, sin embargo, su resistencia a 28 días es 13.52% menor que la exhibida por las pastas R. Este fenómeno fue observado en otras investigaciones donde las pastas elaboradas con CPO fueron adicionadas con partículas finas y esféricas de CV mostrando un incremento en su resistencia mecánica a edades tardías, efecto que fue atribuido al empaquetamiento fomentado por las partículas pequeñas y esféricas de la ceniza volante fina de modo que su reacción se vio retardada a edades tempranas;40-43 además, otros autores manifestaron en sus investigaciones que el tamaño y la morfología esférica, la composición química y la fracción amorfa de la CV, modifican el desarrollo de las propiedades mecánicas, químicas y microestructurales de pastas, morteros y concretos.44 Bajo este esquema, tomando en consideración lo observado en dichas investigaciones, se esperaría que las pastas adicionadas con CV (mezcla M2) superen en resistencia a la compresión a las pastas R a edades tardías. Así mismo, en la figura 1 se aprecia que las pastas elaboradas con 5% de HS (mezcla M4) mostraron mayor resistencia a la compresión con respecto a las pastas R a la edad de 28 días, lo que representa un 8% más; ello se debe a que el HS es un material no cristalino que presenta alta área superficial, lo cual lo hace ser un excelente material puzolánico. Es sabido que este material durante las reacciones iniciales de del cemento, actúa como sitio de nucleación incrementado con ello la velocidad de reacción y precipitación de CSH adicional promoviendo el incremento en la resistencia a la compresión. Este comportamiento ha sido reportado en diversas investigaciones en las cuales concretos adicionados con el HS han exhibido valores superiores en la resistencia a la compresión con respecto a los concretos elaborados con 100% de CPO.45,46 Por otro lado, las pastas adicionadas con CBA mostraron un incremento en la resistencia a la compresión con respecto al tiempo y al igual que el resto de las pastas, también mostraron valores de resistencia mecánica mayores que las pastas R, tal es el caso de las pastas adicionadas al 5% con CBA (mezcla M1), las cuales superaron en resistencia a la compresión en un 16% más, respecto a las pastas de referencia R. Esto se debe a que el 45 �Propiedades de pastas de cementos modificados con residuos industriales / Rodrigo Puente Ornelas, et al. Fig. 1. Resultados de resistencia a la compresión de pastas curadas a 7, 1 y 28 días. filler calizo ayuda en el proceso de aceleración de la hidratación del cemento, obteniendo efectos benéficos en la resistencia mecánica tal y como lo manifiesta Lothenbach y cols.47 y más tarde De Weerdt y cols.,48 además; Li y cols.49 observaron un incremento sustancial en la resistencia mecánica de concretos cuando adicionaban el 3% de nano caliza (nano-limestone) obteniendo 140 MPa de resistencia a la compresión comparada contra la exhibida en los concretos de referencia que fue de 125.6 MPa, lo que representa una ganancia en resistencia a la compresión del ~12%. Así mismo, Ramezanianpour y cols.,50 observaron que a la edad de 28 días, la resistencia mecánica de concretos adicionados con 5% de caliza (limestone) superaba a la exhibida en los concretos elaborados con 100% de CPO, este comportamiento se repetía a la edad de 90 y 180 días de curado. En la figura 2, son presentados los resultados obtenidos de las prueba de penetración rápida del ion cloruro, esto tomando en consideración los valores de paso de carga recomendados por la norma ASTM C1202. De manera general, en dicha figura puede observarse que todas las mezclas presentaron una resistencia a la penetración del ion Cl- considerada como “muy baja” de acuerdo parámetros estipulados por la norma ASTM C1202, ya que todos los valores de carga se encuentran en el rango de 100-1000 coulombs. Sin embargo, las mezclas exhibieron diferencias en sus valores de carga, tal es el caso de las pastas adicionadas con 5% de NSG (mezcla 3) que presentaron cargas del orden de los 309 Coulombs, siendo las que mayor resistencia al paso 46 del ion Cl- exhibieron. Este valor de carga representa una penetración de 8.52 mm de acuerdo a estudios post-mortem realizados en las pastas (ver tabla IV). Lo anterior indica que el uso de la NSG promueve en las pastas una fuerte capacidad para inhibir la penetración de los iones Cl-, esto haciendo una comparación con los valores de carga exhibidos en las pastas elaboradas con 100% de CPO los cuales fueron 720 Coulombs (14.32 mm de penetración del ion Cl-). De acuerdo a estos los valores de carga, las pastas adicionadas con NSG exhibieron un 57.08% menos de paso de carga respecto a las pastas elaboradas con 100% de CPO. Comportamiento similar fue observado en las mezclas M2 (5% CV, 610 Coulombs, 12.92 mm de penetración del ion Cl-), M4 (5% HS, 470 Coulombs, 11.72 mm de penetración del ion Cl-) y M5 (2.5% Fig. 2. Resistencia a la penetración del ion Cl- en pastas cuadas a 28 días. Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �Propiedades de pastas de cementos modificados con residuos industriales / Rodrigo Puente Ornelas, et al. CBA y 2.5% NSG, 463 Coulombs, 10.77 mm de penetración del ion Cl-) ya que estas presentaron valores de carga un poco menores respecto a los obtenidos en las mezclas R (100% OPC), dichos valores representan un 15.27%, 34.72% y 35.69% menos de paso de carga respectivamente. Este mismo comportamiento se ha observado en otras investigaciones en las que se ha utilizado nanosílice como material suplementario en la elaboración de morteros, los cuales exhibieron un enorme decremento en la penetración del ion Clrespecto a los morteros de referencia.51,52 Así mismo, se ha reportado que la penetración del ion cloruro en los concretos usualmente disminuye con la adición de materiales suplementarios como la ceniza volante y el humo de sílice.53,54 Tabla IV. Resultados de porosidad total y penetración de cloruros en pastas curadas a 28 días. R M1 M2 M3 M4 M5 M6 Porosidad Total (%) Penetración de Cl- (mm) 17.17 14.58 13.76 8.52 16.98 16.33 14.32 12.92 14.66 11.72 18.27 18.31 14.33 10.77 Por otro lado, las mezclas M1 (5% CBA, 740 Coulombs, 14.58 de penetración del ion Cl-) y M6 (1.67 CBA &1.67CV&1.67 NSG, 971 Coulombs, 18.31 mm de penetración del ion Cl-) presentaron un ligero incremento en los valores de carga respecto a la mezcla de referencia, dicho incremento representa un 2% y 34% respectivamente. Algunos autores han reportado que la penetración del ion cloruro en concretos incrementaba con el contenido de caliza (10, 15% y 20% de limestone).55,56 La figura 3 muestra una comparativa respecto a la microestructura exhibida por cada una de las pastas a la edad de 28 días y que fue adquirida por mediante la técnica de Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) utilizando el detector de electrones retrodispersados y magnificaciones de 500X. En dicha figura los materiales de reemplazo de CPO son identificados de la siguiente manera: CBA Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 (flecha color rosa), FA (flecha color naranja), NSG (flecha color roja), SF (flecha color azul); además, el gel CSH en la modalidad de productos internos (IP, flecha color negro con amarillo) y productos externos (PE, flecha colorblanco con negro), granos de cemento en proceso de hidratación (U, flecha color negro) y la porosidad (P, flecha color café). De manera general, se puede observar que la pasta R (100% OPC) presenta gran cantidad de granos de cemento en proceso de hidratación (U), así como gran cantidad de poros (P), esto en comparación con el resto de las pastas. Similar comportamiento se aprecia en las mezclas M1 (5% CBA) y M6 (1.67 CBA &1.67FA&1.67 NSG), pese a que esta última fue adicionada con materiales puzolánicos como el FA y la NSG Estas pastas R, M1 y M6 exhibieron los valores más altos en porosidad, 16.98%, 17.17% y 17.65% respectivamente (ver tabla IV), valores que concuerdan con los resultados obtenidos de resistencia a la penetración de ion cloruro (paso de carga) y el estudio post-mortem de las pastas cuando estas se pusieron en interacción química con el nitrato de plata utilizado como indicador de penetración del ion cloruro. Este ligero incremento de porosidad obtenido en las pastas M1 respecto a las pastas R puede atribuirse a que las partículas de CBA poseen morfologías rectangulares fibrosas del orden de 20 y 40 µm las cuales presentan porosidad a su interior, así como poros a su alrededor (interface entre las partículas de CBA y los productos de hidratación), tal como se puede observar en las imágenes de la figura 3 donde CBA es señalada mediante flechas color rosa. Este fenómeno ha sido previamente reportado en otras investigaciones en la cuales, pastas fueron adicionadas con caliza y analizadas microestructuralmente a la edad de 7 y 28 días.57,58 Similar comportamiento se sugiere que fue propiciado en las pastas M6 ya que tienen como material de adición el CBA, sin embargo, el efecto de las reacciones puzolánicas provenientes de los otros materiales de adición (CV y la NSG) con el hidróxido de calcio no fue el esperado ya que estos contribuyeron a la poca formación de gel CSH adicional para densificar la matriz cementante, de manera que la disminución de la porosidad no fue favorecida como se esperaba. 47 �Propiedades de pastas de cementos modificados con residuos industriales / Rodrigo Puente Ornelas, et al. Fig. 3. Comparación microestructural entre todas las pastas curadas a 28 días: CBA (flecha rosa), CV (flecha naranja), NSG (flecha roja) y HS (flecha azul); productos internos de gel CSH (IP, flecha negra con amarillo, productos externos de gel CSH (PE, flecha blanco con negro), cemento anhidro (U, flecha negra) y porosidad (P, flecha café). Por otro lado, las pastas adicionadas con NSG al 2.5% y 5% en peso, presentaron microestructuras más compactas debido a la fuerte reacción puzolánica entre la NSG y el hidróxido de calcio que fomento gran cantidad de gel CSH adicional contribuyendo a la disminución de la porosidad, tal y como lo reflejan los resultados en los que las pastas M3 y M5 presentan los valores más bajos de porosidad, 13.76% y 14.33% respectivamente (ver tabla IV). Este efecto de densificación en la microestructura de las pastas con el uso de nano-sílice ha sido reportado por Du y colaboradores.59,60 Finalmente, las pastas adicionadas con HS al 48 5% (M4) presentaron una microestructura no tan compacta como la que se esperaba, de manera que la porosidad que desarrollaron (14.66%) fue mayor a la presentada por las pastas adicionadas con NSG. Además, la microestructura reveló muchos aglomeramientos de partículas de HS que sobrepasaron las 50 µm, propiciando con ello el desarrollo de la reacción álcali sílice (RAS), fenómeno que contribuyó en los resultados obtenidos en las propiedades mecánicas, los cuales presentaron poca ganancia en los valores de resistencia la compresión con respecto los exhibidos en las pastas de referencia R, ya que existió poca reactividad en Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �Propiedades de pastas de cementos modificados con residuos industriales / Rodrigo Puente Ornelas, et al. el HS para la generación adicional de gel CSH. Este fenómeno de RAS ha sido ampliamente reportado por otros autores, el cual contribuye de manera muy negativa en las propiedades en general de los concretos.61,62 CONCLUSIONES Los resultados revelaron que la nano-SiO 2 geotérmica (NSG) y la caliza de bagazo de agave (CBA) podrían ser materiales potencialmente adecuados en la fabricación de pastas, morteros y concretos con aplicaciones industriales, lo que contribuiría positivamente a la reducción de las emisiones de CO2 a la atmósfera, así como en la disminución del impacto ambiental generado en las zonas de eliminación. Esto debido a que ambos fomentaron en las pastas adicionadas con estos, un mejoramiento en las propiedades mecánicas y una menor porosidad, permeabilidad de iones cloruro y alta resistencia al paso de carga, en comparación con pastas elaboradas con 100% de CPO y así como las adicionadas con humo de sílice (HS ) y ceniza volante (CV). Los resultados de las propiedades mecánicas mostraron que es viable la sustitución de CPO por nano-SiO2 geotérmica (NSG) hasta un 5%, ya que la adición de este material superó el valor de la resistencia a la compresión en ~ 45% más, respecto al exhibido por las pastas elaboradas con 100% de CPO y en ~ 40% más respecto a las pastas adicionadas con HS al 5%. Así mismo, es viable la utilización de la caliza de bagazo de agave (CBA) hasta 5 %, ya que la adición de este material superó el valor de la resistencia a la compresión en ~ 15 % más respecto al exhibido por las pastas elaboradas con 100 % de CPO. Además, los sistemas ternario (CPO&CBA&NSG) y cuaternario (CPO&CBA&CV&NSG) exhibieron un 20% y 35% más de resistencia a la compresión respecto a las pastas hechas con 100% de CPO respectivamente. Los resultados de la RCPT indican que las pastas adicionadas con NSG tienen una estructura menos porosa con respecto a la exhibida en las pastas de referencia. En este sentido, la adición de NSG en 5% (mezcla M3 CPO&NSG) y en 2.5% (Mezcla M5 CPO&CBA&NSG) propició un menor paso de carga a través de las pastas en un 57% y 35%, Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 respectivamente, esto comparado con lo exhibido en las pastas de referencia. Comportamiento similar se presentó en pastas elaboradas con HS y CV cuyos valores en el paso de carga fueron de 35% y 15% menores a los presentados en las pastas elaboradas con 100% de CPO respectivamente. Sin embargo, este comportamiento no se observó en las pastas adicionadas con CBA ya que estas exhibieron en el paso de carga un 3% (Mezcla 1 OPC&ABA) y 25% (Mezcla M6 CPO&CBA&CV&NSG) más respecto a las pastas hechas con 100% de CPO. El análisis microestructural mostró que las pastas elaboradas con NSG exhibieron una mayor densificación debido a la fuerte reacción puzolánica del NSG con el hidróxido de calcio generando gel CSH adicional, logrando con ello una matriz densificada la cual exhibió menos porosidad en comparación con la presentada en las pastas elaboradas con 100 % de CPO. Similar comportamiento manifestaron las pastas adicionadas con HS y CV, sin embargo, la reacción puzolánica fue pobre en comparación con la generada por la NSG, por lo tanto, dichas pastas exhibieron pequeños incrementos en los valores de porosidad respecto a los presentados por las pastas adicionadas con NSG, pero estos valores fueron menores en comparación con las pastas elaboradas con 100 % de CPO. Este comportamiento no fue observado en las pastas adicionadas con CBA, debido a la porosidad desarrollada alrededor de las partículas de CBA, exhibiendo con ello microestructuras menos compactas y más porosas que los presentados en pastas de elaboradas con 100 % de CPO. REFERENCIAS 1. E. M. R. Fairbairn, B. B. Americano, G. C. Cordeiro, T. P. Paula, R. D. Toledo Filho, M. M. Silvoso, J. Environ. Manage, 91 (2010) 18641871. 2. C. A. Hendriks, E. Worrell, D. De Jager, K. Blok, P. Riemer, Greenhouse gas control technologies conference paper-cement, (2004)1-11. 3. M. Nehdi, J. Duquette, A. El Damatty, Cem. Concr. Res., 33 (2003) 1203-1210. 4. D. Anderson, A. Roy, R. K. Seals, F. K. Cartledge, H. Akhter, S. C. Jone, Cem. Concr. Res., 30 (2000) 437-445. 49 �Propiedades de pastas de cementos modificados con residuos industriales / Rodrigo Puente Ornelas, et al. 5. V. M. Malhotra, Proceedings of a Symposium Honoring Prof Raymundo Riverá-Villarreal International Symposium on Durability of Concrete, Monterrey México, May (2005). 6. A. Cwirzen, V. Penttala, C. Vornanen, Cem. Concr. Res., 38 (2008) 1217-1226. 7. K. Sisomphon, L. Franke, Cem. Concr. Res., 37 (2007) 1647-1653. 8. R. Corral-Higuera, S. P. Arredondo-Rea, M. A. Neri-Flores, J. M. Gómez-Soberón, J. L. Almaral-Sánchez, J. H. Castorena-González, A. Martínez-Villafañe, F. Almeraya-Calderón, Int. J. Electrochem. Sci., 6 (2011) 958-970. 9. E. I. Moreno, R. G. Solís-Carcaño, J. VarelaRivera, J. C. Pacho-Monforte, R. A. Cua-Cuevas, Int. J. Electrochem. Sci., 10 (2015) 6444-6453. 10. M. J. Pellegrini-Cervantes, C. P. BarriosDurstewitz, R. E. Nuñez-Jaquez, S. P. ArredondoRea, F. J. Baldenebro-Lopez, M. RodríguezRodríguez, L. G. Ceballos-Mendivil, A. CastroBeltrán, G. Fajardo-San-Miguel, F. AlmerayaCalderon, A. Martinez-Villafañe, Int. J. Electrochem. Sci., 10 (2015) 332-346. 11. O. D. Whitescarver, J. T. Kwan, K. M. Chan, D. P. Hoyer, Patent: “Process for using sludge from geothermal brine to make concrete and concrete composition”, United States Patent 4900360, California, (1990). 12. A. Camenzuli, G. M. Mudd, 3rd International Conference on Sustainability Engineering & Science: Blueprints for Sustainable Infrastructure Auckland, New Zealand, December (2008). 13. Comisión Federal de Electricidad, http://www. cfe.gob.mx. 14. L. Y. Gómez, J. I. Escalante, G. Mendoza, Journal of Materials Science Letters, 39 (2004) 40214025. 15. J. Rincon, M. Romero, C. Díaz, V. Balek, Z. Malek, J. Therm. Anal. Calorim., 56 (1999) 12611269. 16. L. Y. Gómez, J. I. Escalante, 12th International Congress on the Chemistry of Cement, Canada, (2007). 17. R. Puente-Ornelas, L. Y. Gómez-Zamorano, M. C. Alonso, P. C. Zambrano, A. M. Guzmán, E. Rodríguez, B. Bermúdez-Reyes, M. Sánchez- 50 Moreno, Int. J. Electrochem. Sci., 7 (2012) 136149. 18.C. A. Iñiguez-Sanchez, L. Y. Gómez-Zamorano, M. C. Alonso, J. Mater. Sci., 47 (2012) 36393647. 19.C. G. Iñiguez, C. J. J. Bernal, M. W. Ramírez, N. J. Villalvazo, Advances in Chemical Engineering and Science, 4 (2014) 135-14. 20.E. B. Ibarra-Hernández, J. F. Botero Gonzalez, C. Cortez Amador, Ingenieria de tequila 1a Edición, Bogota, Colombia (2010) 12-37. 21.L. Chávez, Ingenierías, 8 (2010) 8-16. 22.B. E. Barragán-Huerta, Y. A. Téllez Díaz, A. Laguna Trinidad, Revista Sistemas Ambientales, 2 (2008) 44-50. 23.A. M. Sánchez-Riano, A. I. Gutiérrez -Morales, J. A. Muñoz-Hernández, C. A. Rivera-Barrero, Tombaga, 5 (2010) 61-91. 24.L. Chávez-Guerrero, M. Hinojosa, Fuel, 89 (2010) 4049–4052. 25.L. Chávez-Guerrero, J. Flores, B. I Kharissov, Chemosphere, 81 (2010) 633–638 26.E. Esparza-Ibarra, L. Romero-Bautista, F. CabralArellano, R. Bañuelos-Valenzuela, ReIbCi, 1 (2014) 103-110. 27.C. Huitron, R. Perez, A. E Sanchez, P. Lappe, L. Rocha Zavaleta, Journal of Environmental Biology, 29 (2008) 37-41. 28.R. Puente Ornelas, L. Chávez Guerrero, P. Zambrano Robledo, M. Lara Banda, 12th Interamerican Microscopy Congress CIASEM 2013, Cartagena de Indias – Colombia, Septiembre (2013). 29.J. R. González-López, J. F. Ramos-Lara, A. Zaldivar-Caden, L. Chávez-Guerrero, R. X. Magallanes-Rivera, O. Burciaga-Díaz, Fuel Processing Technology, 133 (2015) 35-42. 30.ASTM C618-08a: Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete, ASTM International, (2008). 31.D. Skoog, D. West, F. Holler, Química Analítica, 6 Ed. Mc Graw-Hill, México, (1995). 32.N M X C - 4 1 4 - O N N C C E : I n d u s t r i a d e la construcción, cementos hidráulicos, Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 �Propiedades de pastas de cementos modificados con residuos industriales / Rodrigo Puente Ornelas, et al. especificaciones y métodos de prueba, Organismo Nacional de NOrmalizacion y Certificacion de la Construcción y Edificación, S.C., (2003). 33. ASTM C-642-97: Standard Test Method for Density, Absorption, and Voids in Hardened Concrete, ASTM International, (1997). 34. ASTM C1202-10: Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete’s Ability to Resist Chloride Ion Penetration, ASTM International, (2010). 35. L. Senff, J. A. Labrincha, V. M. Ferreira, D. Hotza, W. L. Repette, Construction and Building Materials, 23 (2009) 2487. 36. J. Shih, T. Chang, T. Hsiao, Materials Science and Engineering A, 424, 1-2 (2006) 266-274. 37. G. Quercia, H. J. H. Brouwers, 8 th fib PhD Symposium in Kgs. Lyngby, Denmark, (2010) 20 – 23. 38. Y. Qing, Z. Zenan, K. Deyu, Ch. Rongshen, Construction and Building Materials, 21 (2007) 539–545. 39. K. L. Lin, W. C. Chang, D. F. Lin, H. L. Luo, M. C. Tsai, Journal of Environmental Management, 88 (2008) 708–714. 40. M. Ahmaruzzaman, Progress in Energy and Combustion Science; No. 36, (2010); pp. 327363. 41. P. Chindaprasirt, Cement and Concrete Composites, Vol. 27, (2005); pp. 425-428. 42. M. K. Golapan, ACI Materials Journal, 1993; 90M12:117-21 43. G. C. Isaia, A.L.G Gastaldini, R. Morales, Cement and Concrete Composites Vol. 25, 2003; pp. 69-76. 44. S. Slanicka; Cement and Concrete Research; Vol. 21, 1999; pp. 285-96. 45. A. A. Almusallam, H. Beshr, M. Maslehuddin, O. S. B. Al-Amoudi, Cement & Concrete Composites, 26 (2004) 891–900. 46. J. Zelic, D. Rusic, D. Veza, Cem. Concr. Res., 30, 1 (2000) 655-662. Ingenierías, Julio-Septiembre 2015, Vol. XVIII, No. 68 47.B. Lothenbach, G. Le Saout, E. Gallucci, K. Scrivener, Cement and Concrete Research 38 (2008) 848–860. 48.K. De Weerdt, M. Ben Haha, G. Le Saout, K.O. Kjellsen, H. Justnes, B. Lothenbach, Cement and Concrete Research 41 (2011) 279–291. 49.W. Li, Z. Huang, F. Cao, Z. Sun, S. P. Shah, Construction and Building Materials 95 (2015) 366–374. 50.Ali A. Ramezanianpour, E. Ghiasvand, I. Nickseresht, M. Mahdikhani, F. Moodi, Cement & Concrete Composites 31 (2009) 715–720 51.D. Kong, X. Du, W. Su, H. Zhang, Y. Yang, S. Shah, Constr Build Mater 2012;37:707–15. 52.X. He, X. Shi, J Transp Res Board 2008;2070:13– 21. 53.S. Mindess, J. F. Young, D. Darwin, 2002. Concrete, second ed. Prentice Hall, New Jersey, USA. 54.P. V. Den Heede, M. Maes, N. De Belie, Construction and Building Materials 67 (2014) 74–80 55.M. Ghrici, S. Kenai, M. S. Mansour, Cement Concrete Comp 2007;29:542–9. 56.V. Bonavetti, H. Donza, V. Rahhal, E. Irassar, Cem Concr Res 2000;30(5):703–8. 57.G. Ye, X. Liu, G. De Schutter, A.-M. Poppe, L. Taerwe, Cement & Concrete Composites 29 (2007) 94–102. 58.G. Menéndez, V Bonavetti, E. F Irassar, Cement & Concrete Composites 25 (2003) 61–67. 59.M. Zahedi, A. A. Ramezanianpour, A. M. Ramezanianpour, Construction and Building Materials 78 (2015) 354–361 60.H. Du, S. Du, X. Liu, Construction and Building Materials 73 (2014) 705–712. 61.A. J. Maas, J. H. Ideker, M. C. G. Juenger, Cement and Concrete Research, 37, (2007), 166-174. 62.L. Y. Gomez-Zamorano, J. I. Escalante, Materiales de Construcción, 59, 296 (2009) 5-16. 51 �Eventos y reconocimientos INFORME DEL DIRECTOR El pasado 15 de abril, el director de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Dr. Jaime Arturo Castillo Elizondo, rindió su primer informe de actividades, correspondiente al período abril 2014 - marzo 2015. Entre los asistentes al informe estuvieron; Ing. María Elena Barrera Bustillos, directora del Consejo de Acreditación de la Enseñanza de la Ingeniería; Ing. Rogelio G. Garza Rivera, Secretario General de la Universidad Autónoma de Nuevo León y exdirector de la FIME; los también exdirectores de la FIME; Ing. Guadalupe E. Cedillo Garza; Ing. José Antonio González Treviño y el Ing. Esteban Báez Villarreal. El director de la FIME, Dr. Jaime Arturo Castillo Elizondo, durante su mensaje con motivo de su primer informe de actividades académicas y administrativas. El director expuso los resultados de las estrategias que ha establecido durante su primer año de administración con énfasis en las de mayor relevancia, tales como el fortalecimiento de la planta y capacidad académica, la promoción de las actividades de formación integral del estudiante, la participación de profesores en proyectos de investigación, desarrollo tecnológico y de vinculación, entre otros. 52 Como parte final del evento, la Ing. María Elena Barrera Bustillos, le entregó al Dr. Jaime A. Castillo Elizondo, un reconocimiento para la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica por el nivel que ha alcanzado entre las escuelas y facultades de ingeniería. DÍA DEL MAESTRO El pasado 13 de mayo, la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, realizó un festejo presidido por el Dr. Jaime A. Castillo Elizondo, director de la FIME, en compañía del Ing. Rogelio G. Garza Rivera, Secretario General de la UANL; la Ing. Sandra E. del Río Muñoz, Directora de la Preparatoria 16; el Dr. Félix Martínez Lazcano, Secretario General del STUANL; el Ing. Marco Antonio Méndez Cavazos, Miembro de la H. Junta de Gobierno de la UANL; los exdirectores: Ing. Guadalupe E. Cedillo Garza, Ing. José Antonio González Treviño, Ing. Esteban Báez Villarreal; y el Dr. Raúl Quintero Flores, Presidente del Consejo Consultivo de la FIME. En este evento, se distinguió a los maestros por su destacada labor en la docencia 15, 20, 25, 30, 40 y 45 años de servicio; así como la entrega del reconocimiento de Profesor de Catedra Honorífica para el Ing. Jesús Meléndez Oliva. Los maestros con 15 años de antigüedad son: M.C. Cynthia Ocañas Galván M.C. Francisco Guevara Guerrero M.C. Mónica Alejandra Cano Mireles M.C. Amelia González Cantú Dr. Ernesto Vázquez Martínez M.A. Mayra Patricia Cantú Tijerina Ingenierías, Julio-septiembre 2015, Año. XVIII, No. 68 �Eventos y reconocimientos Maestros con 15 años de antigüedad con autoridades universitarias. M.C. Guadalupe Trujillo Sánchez M.A. Diana Garza Rocha Con 20 años: M.C. Juan Alberto Torres López M.C. Yesenia Elizabeth Palomo Sánchez M.C. Jorge Manuel Quiroga Mireles M.C. José Tarcilo Sánchez Ramos C.P. Roberto de Jesús Méndez Cáceres M.C. Arturo Báez Villarreal Dr. Jaime A. Castillo Elizondo Dra. María Teresa Cedillo Salazar Dr. José Antonio de la O Serna Dra. Ada Margarita Álvarez Socarras M.C. Fernando Treviño Martínez Dra. Brenda Maribel Barrientos González Con 25 años: Dr. Ramón Cantú Cuellar M.C. Juan Rafael Cervantes Vega M.C. Jesús Renato Colunga de la Garza M.C Ricardo Alonso Flores Torres M.C. Antonio Rodríguez García Dr. Rafael Colás Ortiz M.C. Juan Bautista González M.C. Rigoberto Américo Garza López M.C. Blanca Xóchitl Valadez Maldonado M.C. Patricia Argelia Valdez Rodríguez Ing. Marco Antonio de la Rosa Tapia M.C. Arturo Páez Pérez M.C. Francisco Gerardo Treviño Barrera Con 30 años: M.C. Margarito Torres Silva M.E.C. Juan Manuel Villa Martínez M.C. Elsa Alicia González López M.C. José Antonio Moreno Barrios Ingenierías, Julio-septiembre 2015, Año XVIII, No. 68 M.A. José Ángel Gaitán Sandoval M.C. Francisco Javier Olvera Rodríguez Dra. Laura García Quiroga Ing. Sandra Puente Valdivia M.C. José Abelardo Araiza González M.C. Verónica Garza Medina M.C. José Luis Calvo González M.C. Cesar Sordia Salinas Dr. Arturo Torres Bugdud M.C. Ofelia Irma Garza Cavazos Con 35 años: MCP. Hermilo Valdez Pérez M.C. Álvaro García Garza Ing. Antonio González Martínez M.C. José Ángel Mendoza Salas M.C. Adolfo Escamilla López Dr. Carlos Alberto Guerrero Salazar M.C. Salvador Mondragón Mata Con 40 años: M.C. Ma. Del Carmen Edith Morín Coronado M.C. Humberto Figueroa Martínez M.C. Héctor López Pardo M.C. Jaime César Vallejo Salinas M.C. Miguel Luis Castillo Marco M.C. Cesar Augusto Leal Chapa M.C. Guadalupe Ignacio Cantú Garza Con 45 años: M.C. Rafael Escobar Córdova M.C. Benito Sergio Garza Espinosa M.C. Félix González Estrada M.C. María Magdalena Ramos Granados Dr. José Luis Cavazos García M.C. Roberto Alberto Mireles Palomares M.C. Margarito Segura Obregón M.C. José Antonio Aranda Maltes RECONOCIMIENTO PARA MAESTROS El pasado 13 de mayo, la Universidad Autónoma de Nuevo León galardonó a un grupo de 15 maestros de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, entre 64 de la universidad, por 40, 45, 50 y 55 años de servicio. La ceremonia en las que se les entregó la “Flama Universitaria” estuvo encabezada por el Ing. Rogelio Garza Rivera, Secretario General de la UANL. 53 �Eventos y reconocimientos Maestros de la FIME galardonados por 40 años de servicio: MC. Guadalupe Ignacio Cantú Garza MC. Miguel Luis Castillo Marco MC. Humberto Figueroa Martínez MC. César Augusto Leal Chapa MC. Héctor López Pardo MC. Ma. del Carmen E. Morín Coronado MC. Jaime César Vallejo Salinas Por 45 Años MC. Juan Antonio Aranda Maltez Dr. José Luis Cavazos García MA. Rafael Escobar Córdova MC. Benito Sergio Garza Espinosa MC. Félix González Estrada MC. Roberto A. Mireles Palomares MC. Ma. Magdalena Ramos Granados MC. Margarito Segura Obregón Autónoma de Nuevo León premió a 77 trabajos en las categorías de Patente, Modelo de Utilidad y Diseño Industrial, con lo que la UANL se colocó como la primera universidad a nivel nacional en registros de propiedad industrial. Maestros de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica obtuvieron los premios que a continuación se enlistan junto con sus autores. Dr. Luis Alonso Trujillo Guajardo y Dr. Arturo Conde Enríquez Dra. Raquel Mendoza Reséndez Maestros de la FIME galardonados por 40 y 45 años de servicio. Dr. Javier Morales Castillo y Dr. Leonardo Chávez Guerrero con su reconocimiento de invención. Dr. Marco Antonio Garza Navarro, Dr. Alejandro Torres Castro, Dr. Virgilio Ángel González González y MC. Nubia Esther Torres Martínez. PREMIO UANL A LA INVENCIÓN Con motivo del Primer Premio UANL a la invención, el pasado 19 de mayo, la Universidad 54 Ingenierías, Julio-septiembre 2015, Año. XVIII, No. 68 �Eventos y reconocimientos Dr. Marco Antonio Garza Navarro, Dr. Alejandro Torres Castro y Dr. Virgilio Ángel González González MC. Manuel Alejandro González Ábrego, MC. Karen Adriana Bustos Torres y Dr. Virgilio Ángel González González Ing. Arturo Paz Pérez, Dr. Martín Castillo Morales y Dra. Patricia del Carmen Zambrano Robledo MC. Jorge Raymundo Loredo Murphy MC. Manuel Alejandro González Ábrego MC. Karen Adriana Bustos Torres y Dr. Virgilio Ángel González González Dr. Javier Morales Castillo y Dr. Moisés Hinojosa Rivera Jesús Alejandro Salinas Montelongo y Dr. Leonardo Chávez Guerrero MC. Manuel Alejandro González Ábrego, LQI. Fernando Antonio Blanco Flores, MC. Karen Adriana Bustos Torres y Dr. Virgilio Ángel González González Dra. Selene Sepúlveda Guzmán y Dr. Leonardo Chávez Guerrero Ing. Cristian Alejandro López Flores MC. Manuel Alejandro González Ábrego, MC. Karen Adriana Bustos Torres y Dr. Virgilio Ángel González González Dr. Virgilio Ángel González González, Dr. Antonio Francisco García Loera y Dr. Reynaldo Esquivel González MC. Manuel Alejandro González Ábrego y Dr. Virgilio Ángel González González Ingenierías, Julio-septiembre 2015, Año XVIII, No. 68 55 �Eventos y reconocimientos Dr. Francisco Vieira (Brasil) Dr. Won-Ho Kim (República de Corea) Ing. René Girard (en representación del Dr. Jean Salencon, Francia) Dr. Héctor Altuve (en representación del Edward Schwitzher, EUA) Dr. Mario Laforest (Canadá) Dr. John Duncan (EUA) Dr. Alexander Au ( Alemania) Dr. Juan Miguel Sánchez (EUA) Lauritz Holm Nielsen (Dinamarca) Miembros del consejo consultivo internacional UANL. CONSEJO CONSULTIVO INTERNACIONAL En la reunión ordinaria celebrada el 25 de mayo, el Rector Jesús Ancer Rodríguez fue testigo del cambio directivo para otorgar la presidencia al Dr. Luis Riveros Cornejo, académico con renombre internacional, ex Rector de la Universidad de Chile. En la nueva mesa directiva se encuentra la Dra. Elena María Rodríguez Falcón, egresada de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, quien es directora del Learning and Teaching, de la Universidad de Sheffield, ocupa ahora la Vicepresidencia de esta instancia colegiada. Consejeros del CCI-UANL: Dr. Luis Riveros Cornejo, Presidente (Chile) D ra . E l e n a M a r í a R o d r í g u e z F a l c ó n , Vicepresidenta (Inglaterra) Dr. Tom Fox (EUA) Dr. Alejandro Tiana Ferrer (España) Dr. Luis Cabero (España) 56 El MI Dante Ferreira Méndez, profesor de la FIME, observando un panel. “EDUCATORS DAYS” NI El pasado 28 de mayo de 2015, se llevó a cabo en la Universidad Autónoma de Nuevo León el evento Educator Days, el cual reune a los académicos para discutir las últimas tendencias pedagógicas. En este evento que se celebra por primera vez en la UANL en este año, la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica y National Instruments recibieron a 130 educadores de la comunidad académica de diferentes ramas de ingeniería de México para compartir sus retos y mejorar prácticas de técnicas de enseñanza. El evento consistió en sesiones técnicas impartidas por ingenieros de NI, talleres prácticos, demostraciones de equipo, así como visitas a los laboratorios de ingeniería de la FIME. Durante el evento, los asistentes tuvieron acceso a sesiones de circuitos y electrónica, control y mecatrónica, instrumentación, telecomunicaciones y RF, prácticas con las herramientas para la enseñanza de adquisición de datos y control, robótica y aplicaciones integradas. Ingenierías, Julio-septiembre 2015, Año. XVIII, No. 68 �Titulados a nivel Maestría en la FIME-UANL * Abril - Junio 2015 Angélica Aguirre González, Maestría en Logística y Cadena de Suministro con orientación en Dirección y Operaciones. Proyecto: “Zonas francas como vía para la distribución de productos a centroamérica (sin establecimiento permanente)”, 15 de abril. Brenda Jeannette Zamarripa Lucio, Maestría en Logística y Cadena de Suministro con orientación en Dirección y Operaciones. Proyecto: “Selección de proveedores para la apertura y operación de un nuevo centro de distribución”, 17 de abril. Daniel Martínez López, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Relaciones Industriales. Proyecto: “Dream League Soccer”, 17 de abril. Maite Georgina Espinoza Treviño, Maestría en Logística y Cadena de Suministro con orientación en Logística Global. Proyecto: “Análisis de oportunidades comerciales en el extranjero para PYME recicladora”, 20 de abril. Valentín Celestino de la Garza, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Producción y Calidad. Proyecto: “Determinar intervalos de calibración”, 23 de abril. Luis Miguel Contreras Monrreal, Maestría en Ciencias de la Ingeniería Automotriz. Tesis: “Análisis de correlación entre un modelo multicuerpo y pruebas de laboratorio de una camioneta de carga ligera”, 27 de abril. Melissa Ivett Villanueva Acevedo, Maestría en Ingeniería con orientación en Manufactura. Proyecto: “Transferencia de productos Interplanta”, 8 de mayo. * Información proporcionada por la Coordinación de Titulación de Posgrado. Ingenierías, Julio-septiembre 2015, Año XVIII, No. 68 Hiliariona Martínez, Maestría en Ciencias de la Ingeniería de Manufactura con orientación en Automatización. Tesis: “Módulo didáctico para practicas de laboratorio con controladores lógicos programables”, 21 de mayo. Selene Guadalupe Pinal Gómez, Maestría en Ingeniería con orientación en Informática. Proyecto: “Contribución a la dimensión formativa con énfasis en las competencias del estudiante de ingeniería a través de la asignatura de servicio social”, 21 de mayo. Magali Yasmin Villegas Rodríguez, Maestría en Logística y Cadena de Suministro con orientación en Dirección y Operaciones. Proyecto: “La importancia de la cadena de frío en alimentos perecederos como alternativa para desarrollar ventajas competitivas en las empresas de Nuevo León”, 22 de mayo. A l e ja n d ro Ta p i a R o s a ri o , M ae s t r í a e n Administración Industrial y de Negocios con orientación en Producción y Cálidad. Proyecto: “Reducción de costos en sello mecánico de motores de bombeo en agua”, 22 de mayo. Javier Treviño Guerrero, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Finanzas. Proyecto: “Mejora continua sin caja”, 27 de mayo. Emanuel Rodríguez Campos, Maestría en Ingeniería con orientación en Mecánica (por materias), 2 de junio. Lyn May Paramo Hernández, Maestría en Ingeniería con orientación en Mecatrónica, (por materias), 8 de junio. Ricardo Delgado Banda, Maestría en Ciencias de la Ingeniería con orientación en Energía Térmica y Renovable. Tesis: “Diseño y construcción de un dispositivo para evaluar la efectividad del proceso de lavado de muestras textiles”, 8 de junio. 57 �Titulados a nivel Maestría en la FIME-UANL René Gerardo Mondragón González, Maestría en Ciencias de la Ingeniería con orientación en Energía Térmica y Renovable. Tesis: “Desarrollo de un sistema de refrigeración doméstica compacto de bajo consumo energético”, 8 de junio. Armando Tamez Lugo, Maestría en Ingeniería con orientación en Mecatrónica (por materias), 9 de junio. José de Jesús Alday Macías, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Comercio Exterior. Proyecto: “Exportación de café Mexicano a España”, 10 de junio. Carlos Rafael Uder Contreras, Maestría en Ciencias de la Ingeniería con orientación en Energías Térmica y Renovable. Tesis: “Desarrollo de una metodología computacional para el análisis de fenómenos físicos acoplados en la operación de transformadores eléctricos”, 10 de junio. Rosario de Jesús Rodríguez Altaif, Maestría en Ciencias de la Ingeniería con orientación en Energías Térmica y Renovable. Proyecto: “Estudio numérico experimental del distribuidor hidráulico de un colector solar de tubo al vacío tipo heat-pipe”, 10 de junio. Luis Alberto Martínez Arredondo, Maestría en Logística y Cadena de Suministro con orientación en Diseño y Análisis. Proyecto: “Incrementar la productividad de un proceso de fabricación al implementar un sistema de KANBAN en los materiales del proceso de fabricación anterior”, 12 de junio. Eulalia Margarita Garza Rubio, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Producción y Calidad (por materias), 12 de junio. Reginaldo Barrientos González, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Producción y Calidad. Proyecto: “Calentamiento global”, 12 de junio. Lucía Leticia Romero Arévalo, Maestría en Logística y Cadena de Suministro con orientación 58 en Logística Global. Proyecto: “Caracterización existente entre el manejo de los tránsitos internos del comercio exterior para México y Estados Unidos”, 15 de junio. Luis Carlos Luna López, Maestría en Logística y Cadena de Suministro con orientación en Diseño y Análisis. Proyecto: “Localización de parada y diseño óptimo de rutas para transporte de personal”, 17 de junio. Brenda Lizzeth Salazar Rodríguez, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Relaciones Industriales. Proyecto: “Estrategias para la gestión del capital humano a través del perfil de puestos, evaluación del desempeño y el programa de capacitación por competencias en la FIME”, 18 de junio. Joel Alejandro Samaniego Castañeda, Maestría en Ingeniería con orientación en Manufactura. Proyecto: “Rediseño aplicado al proceso de esmaltado de soleras”, 19 de junio. Tania Nicte Mata Mata, Maestría en Ciencias de la Ingeniería con orientación en Eléctrica. Proyecto: “Estudio y diseño de un sistema de iluminación de día para interiores”, 19 de junio. María Guadalupe Lugo Martínez, Maestría en Ciencias de la Ingeniería con orientación en Eléctrica. Proyecto: “Diseño de sensores con meta materiales”, 19 de junio. Sergio Antonio Ordoñez González, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Relaciones Industriales, (por materias), 23 de junio. Luis Antonio Trujillo Guajardo, Maestría en Ingeniería con orientación en Eléctrica. Proyecto: “Método Newton-Raphson”, 26 de junio. Cristóbal Adolfo Garza Garza, Maestría en Administración Industrial y de Negocios con orientación en Comercio Exterior, (por materias), 29 de junio. Jorge Ángel González Berlanga, Maestría en Logística y Cadena de Suministro con orientación en Dirección y Operaciones, (por materias), 29 de junio. Ingenierías, Julio-septiembre 2015, Año. XVIII, No. 68 �Acuse de recibo Avion Revue Forum: Noticias del Foro Consultivo Avion Revue es una publicación mensual que describe las novedades y noticias destacadas del mundo de la aviación internacional. La versión de julio de 2015 para América Latina (número 185), presenta un recuento de la primera década del Airbus A380 y el avance de la tecnología desde su primer vuelo en Toulouse el 27 de abril de 2005 y la expectativa del A380neo. Como dato interesante de cobertura, en este número se muestra una publicación judicial en donde una compañia condena a otra por infracción de patente. Con respecto a México hay un reportaje sobre la Feria Aeroespacial México 2015 y los bonos para el nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México. Hay más informes sobre esta revista en http://la.avionrevue.com/ En la revista Forum Noticias del Foro Consultivo se dan a conocer las actividades del Foro de Consulta Científico y Tecnológico y de las instituciones que lo integran. La publicación electrónica mensual se puede encontrar en http://www.foroconsultivo. org.mx/forum/. La revista presenta información sobre temas relevantes de las agrupaciones de científicos y tecnólogos, de organizaciones de empresarios mexicanos y de instituciones de educación superior e investigación. En su primer número, junio 2015, se ofrece un comentario sobre la renovación de la plantas académicas y las áreas de investigación en el CINVESTAV, así como la innovación y desarrollo, ciencia y tecnología en México. JAAG Ingenierías, Julio-septiembre 2015, Año XVIII, No. 68 JFL 59 �Colaboradores Chávez Guerrero, Leonardo Ingeniero Mecánico Metalúrgico (2001) y Maestría en Materiales (2004) por la Facultad de Ingeniería Mecánica Y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Doctorado en Nanociencias y Nanotecnología por el Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (2008). Posdoctorado en ParisTech de Paris, Francia (2011). Posdoctorado en la Escuela de Química de la Universidad de St Andrews, Escocia (2012). Miembro del Sistema Nacional de Investigadores Nivel 1 y Profesor con Perfil deseable (PROMEP). Delgadillo Guerra, Herlinda María Ingeniero Mecánico Electricista, Maestro en Ciencias de la Administración con especialidad en Producción y Calidad por la Facultad de Ingeniería Mecánica Y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Profesor/Investigador de la FIMEUANL. Profesor con Perfil deseable (PROMEP) Investiga los fenómenos relacionados los procesos de corrosión en estado sólido en cerámicos, la síntesis y caracterización de cerámicos, así como la utilización de subproductos industriales en el desarrollo de materiales cerámicos sustentables. Fajardo San Miguel Gerardo Ingeniero Mecánico y Maestro en Ciencias con especialidad en Ingeniería Mecánica por el Instituto Tecnológico de Veracruz y Doctor en Ingeniería Civil por la Universite Paul Sabatier de Toulouse, Francia. Es especialista en Durabilidad de obras de concreto y deterioro de materiales de Ingeniería. Miembro del Sistema Nacional de Investigadores Nivel 1 y Profesor con Perfil deseable (PROMEP). Cuenta con más de 10 años de experiencia en el área 60 de durabilidad de obras de concreto evidenciados por más de 20 artículos de investigación publicados. González López, Oscar René Es lingüista y productor de medios audiovisuales egresado de la Escuela Nacional de Antropologia e Historia en 1988. En 1995 fue investigador del Instituto Latinoamericano para la comunicación educativa. De 1992 a 1994 fue Miembro de la subdirección de radio del INI, fue capacitador, director de radiodifusora y coordinador nacional de transferencia de medios. Desde 1996, participa en producciones cinematográficas, de radio y televisión. Guerrero Salazar, Carlos Alberto Ingeniero Químico (1976) por la Universidad Autónoma de Nuevo León, Ph.D. especialidad Ingeniería Química (1986) por l’Ecole Polytechnique de Montreal, Canadá. Profesor de Tiempo Completo adscrito al programa de Doctorado en Ingeniería de Materiales de la FIME. Pertenece a la Academia Mexicana de Ciencias, posee el Perfil Deseable de acuerdo al Programa de Mejoramiento al Profesorado y es miembro del Sistema Nacional de Investigadores, Nivel II. Sus áreas de investigación son la nanociencia y la nanotecnología. Gulfo Mendoza, Aldemaro Candidato a Magister en Gestión Urbana de la Universidad Piloto de Colombia–Bogotá. Ingeniero Civil de la Universidad del Quindío. Docente Investigador del Programa de Ingeniería Civil de la Universidad Piloto de Colombia –Seccional Alto Magdalena, Grupo de Investigación Desarrollo y Productividad en la Ciudad Región Girardot y el Alto Magdalena. Ingenierías, Julio-septiembre 2015, Año. XVIII, No. 68 �Colaboradores Moreno Díaz, Maripaz Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones egresada de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León (FIME UANL) en 2015. Actualmente es estudiante de la Maestría en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica (MCIE) con orientación en Telecomunicaciones en la misma institución. Luna Martínez, Juan Francisco Ingeniero Mecánico Eléctrico (2000) por la Universidad Autónoma de Nuevo León, Doctor en Ingeniería de Materiales (2011) por la Universidad Autónoma de Nuevo León. Profesor Investigador de Tiempo Completo titular B, Coordinador de la carrera de Ingeniería Aeronáutica de la Universidad Politécnica de Apodaca y miembro del Sistema Nacional de Investigadores, Nivel C. Sus áreas de Investigación son Materiales Híbridos Polifuncionales. Llamas Hernández, Mayra Iveth Ingeniero en Mecatrónica (2010) por la UANL, Maestría en ciencias de la ingeniería mecánica con especialidad en Materiales (2012) por la UANL en colaboración con l’Ecole Polytechnique de Montreal, Canadá. Formó parte del programa de desarrollo de talentos de la empesa Frisa Forjados (20122015). Actualmente es estudiante del Doctorado en ingeniería de materiales, en el área de investigación de materiales híbridos aplicados en dispositivos micromecatrónicos. Puente Ornelas, Rodrigo Ingeniero Mecánico Administrador, Maestro en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con especialidad Materiales y Doctor en Ingeniería de Materiales por la Facultad de Ingeniería Mecánica Y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Profesor/Investigador de la FIME-UANL. Miembro del Sistema Nacional de Investigadores Nivel 1 y Profesor con Perfil deseable (PROMEP). Investiga los fenómenos de corrosión en materiales refractarios y aceros de refuerzo, desarrollo de nuevos materiales refractarios, cementicios y termoeléctricos, así como la utilización de materiales suplementarios y desechos industriales para el mejoramiento de las propiedades fisicoquímicas y de durabilidad de pastas, morteros y concretos. Ingenierías, Julio-septiembre 2015, Año XVIII, No. 68 Puente Ramírez, Norma Patricia Egresada de la maestría en ciencias con orientación en optoelectrónica por el CICESE, doctora en Ciencias por la Universidad Autónoma de Baja California. Desde 2011, adscrita a la FIME de la UANL. Sus áreas de interés son: sensado óptico, óptica visual y la propagación de ondas electromagnéticas en fibras ópticas. Miembro del SNI nivel Candidato, desde 2012. Reyes Melo, Martín Edgar Ingeniero en Industrias Alimentarias por la Facultad de Agronomía de la UANL. Maestría en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con especialidad en Materiales por la FIME-UANL. Doctorado en Ciencia de Materiales (2004) en la Universidad Paul Sabatier de Toulouse, Francia. Ha obtenido el Premio de Investigación UANL en 1999, 2004, 2009, 2011 y 2012. Es catedrático investigador en la FIME y el CIIDIT de la UANL. Es miembro del SNI nivel I. Serna Hernandez, Luis Fernando Magister en Administración de Empresas de la Universidad Viña del Mar - Chile. Especialista en Gerencia de Instituciones Educativas y Licenciado de Matemáticas de la Universidad del Tolima – Ibagué. Docente - Investigador del Programa de Ingeniería Civil de la Universidad Piloto de Colombia –Seccional Alto Magdalena, Grupo de Investigación Desarrollo y Productividad en la Ciudad Región Girardot y el Alto Magdalena. Sosa Salazar, Paola Angélica Tiene formación en pedagogía y gestión cultural por la Universidad de Guadalajara. Trabaja en el Instituto Nacional de Antropología e Historia desde 1993, con diversos cargos y funciones en las áreas de divulgación y protección cultural. Es fundadora y coordinadora del grupo cultural “Losereshurbanos” con actividades autísticas, culturales y ambientales. Actualmente es asesor educativo del museo del Templo Mayor y comisionada de cultura de la Coordinadora de Residentes de Tlatelolco, A.C. Trejo Rocha, Vidal Alfredo Ingeniero en Electrónica y Comunicaciones egresado de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León (FIME UANL) en 2014. Actualmente es estudiante de la Maestría en Ciencias de la Ingeniería Eléctrica 61 �(MCIE) con orientación en Telecomunicaciones en la misma institución. Treviño Cubero, Arnulfo Doctorado en Educación por el Instituto de Educación Superior José Martí de Monterrey, México. Actualmente es Subdirector Académico de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (FIME) de la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL), y tiene 30 años como Profesor investigador de la Coordinación de Administración. Líneas de Investigación: Estadística, Auto transformación Integral Universitaria en Ingeniería y Gestión académico-Administrativa. Ha participado como 62 ponente en eventos nacionales e internacionales sobre educación y tiene publicaciones nacionales e internacionales en esta área. Trujillo Álvarez, Alejando Ingeniero Administrador de Sistemas, Maestro en Ciencias de la Administración con especialidad en Relaciones Industriales por la Facultad de Ingeniería Mecánica Y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Profesor/Investigador de la FIMEUANL. Investiga los fenómenos relacionados con la utilización de subproductos industriales en el desarrollo de materiales cerámicos sustentables. Ingenierías, Julio-septiembre 2015, Año. XVIII, No. 68 �Información para colaboradores Se invita a profesionistas, profesores e investigadores a colaborar en la revista Ingenierías con: artículos de divulgación científica y tecnológica, artículos sobre los aspectos humanísticos del quehacer ingenieril y reportes de investigación. El envío de artículos a la revista Ingenierías para su publicación implica el ceder los derechos de autor a la UANL. Es requisito que las colaboraciones sean producto del trabajo directo de los autores estableciendo claramente su contribución; y que estén escritas en un lenguaje claro, didáctico y accesible. Las contribuciones no deberán estar redactadas en primera persona. Todos los artículos recibidos estarán sujetos a arbitraje de tipo doble anónimo siendo el veredicto inapelable. Los criterios aplicables a la selección de textos serán: originalidad, rigor científico, precisión de la información, el interés general del tema expuesto y la claridad del lenguaje. Los artículos aprobados serán sujetos a revisión de estilo. CRITERIOS EDITORIALES Los autores de artículos de revisión o divulgación deberán contar con una producción directa reconocida en la temática de interés de la revista. Estos trabajos deben ofrecer una panorámica del campo temático, separar las dimensiones del tema, mantener la línea de tiempo y presentar una conclusión que derive del material presentado. No se aceptan reportes que muestren solamente mediciones. Los artículos deben presentar los resultados de las mediciones acompañados de su análisis detallado, un desarrollo metodológico original, una manipulación nueva de la materia o ser de gran impacto y novedad social. Sólo se aceptan modelos matemáticos que sean validados científicamente dentro del propio trabajo. No se aceptarán trabajos basados en encuestas de opinión o entrevistas, a menos que aunadas a ellas se realicen mediciones y se efectúe un análisis de correlación para su validación. No se aceptan protocolos de Ingenierías, Julio-septiembre 2015, Año XVIII, No. 68 investigación, proyectos, propuestas o trabajos de carácter especulativo. Los artículos a publicarse en partes, deben enviarse al mismo tiempo, pues se arbitrarán juntos. LINEAMIENTOS EDITORIALES Es requisito enviar para su consideración editorial: artículo, material gráfico, fichas biográficas de cada autor con un máximo de 100 palabras, en formato electrónico .doc en Word, en CD o por e-mail a la dirección: revistaingenierias@uanl.mx El título del artículo no debe exceder de 80 carácteres. El número máximo de autores por artículo es cinco. La extensión de los artículos no deberá exceder de 15 páginas tamaño carta (incluyendo gráficas y fotos) en tipografía Times New Roman de 11 puntos a espacio sencillo. Los artículos deben incluir un resumen tanto en español como en inglés, de no más de 100 palabras, así como un máximo de 5 palabras clave tanto en español como en inglés. Las referencias deberán ir numeradas en el orden citado en el texto. Las fichas bibliográficas incluirán, en orden, los siguientes datos: Autores o editores, título del artículo, nombre del libro o de la revista, lugar, empresa editorial, año de publicación, volumen y número de páginas. Debe incluirse al menos una imagen o gráfica por página, con resolución de al menos: 300 dpi y 15 cm en su lado más pequeño. Las imágenes además de estar incluidas en el artículo, deben enviarse en archivos individuales en formato .tif, .eps o .jpg CONTACTO Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la Universidad Autónoma de Nuevo León, Edificio 7, 1er. piso, ala norte. Tel.: 8329-4000 Ext. 5854 Fax: 8332-0904 E-mail: revistaingenierias@uanl.mx 63 �Código de ética Autores Los autores deben presentar una narración concisa y exacta del trabajo desarrollado, así como una discusión objetiva de su significado intelectual y científico. Los autores deben abstenerse de ofrecer los mismos manuscritos que se encuentren en consideración por otras publicaciones. Los autores deben incluir en su manuscrito detalles suficientes y referencias a fuentes de información públicas para hacer posible la reproducción del trabajo por terceros. Los autores deben abstenerse de presentar críticas personales en sus trabajos. Los autores deben citar aquellas publicaciones que son antecedentes esenciales para comprender el trabajo. Los autores deben reconocer mediante una nota de agradecimiento el apoyo de las instituciones y organismos que hayan contribuido significativamente al desarrollo del trabajo, así como a colaboradores que hayan contribuido de manera importante, pero sin que hayan llegado a cumplir con el criterio de coautoría, si los hubiera. Los autores deben reconocer mediante una nota de agradecimiento el apoyo a colaboradores fallecidos que hayan contribuido de manera importante, pero sin que lleguen a cumplir con el criterio de coautoría, si los hubiera, señalando la fecha de su muerte. Los autores deben abstenerse de utilizar nombres ficticios o seudónimos. Los autores deben responsabilizarse del material que presentan en su manuscrito. Los autores deben abstenerse de incluir información que hayan obtenido mediante comunicación privada que no se localice en publicaciones. Revisores Los autores deben abstenerse de incluir información obtenida en el proceso de servicios confidenciales, tales como documentación para concursos o solicitudes de becas. Los revisores deben manifestar al editor cualquier conflicto de intereses que detecten. Los autores deben abstenerse de incluir información que hayan obtenido de manera confidencial sin el permiso explícito correspondiente. Los autores deben abstenerse de citar publicaciones que no se relacionen o que sólo se relacionen remotamente con la materia. Los autores deben abstenerse de incluir como autores a terceros que no cumplan con el criterio de coautoría, el cual consiste en la contribución significativa al desarrollo y preparación del trabajo. Los autores deben incluir a los coautores fallecidos que cumplan con el criterio de coautoría, asentando la fecha de su muerte. 64 Los revisores deben declinar cualquier invitación para evaluar un manuscrito si no se consideran calificados, carecen de tiempo para juzgar o se les presenta algún conflicto de intereses, tal como encontrarse vinculados estrechamente a los autores o al trabajo a evaluar. Los revisores deben considerar un manuscrito enviado para revisión como un documento confidencial. Los revisores deben abstenerse de expresar críticas personales. Los revisores deben explicar y apoyar sus juicios de manera suficiente para que el editor, los miembros de cuerpo editorial y los autores comprendan el fundamento de las observaciones. Los revisores deben abstenerse de utilizar o difundir información, argumentos o interpretaciones no publicadas contenidas en un manuscrito bajo consideración, Ingenierías, Julio-septiembre 2015, Año. XVIII, No. 68 �Código de ética excepto con el consentimiento expreso de los autores posteriormente al proceso de evaluación. Los revisores deben considerar en su revisión posibles errores o fallas de los autores al citar el trabajo relevante de otros. Los revisores deben informar al editor si encontraran alguna semejanza substancial entre el manuscrito y cualquier otro trabajo. Los revisores no deberán intentar contactar a los autores, si hubieran inferido su identidad, previamente a haber emitido su fallo. Editor El editor debe dar consideración justa e imparcial a todos los manuscritos ofrecidos para su publicación, juzgando cada uno de sus méritos científicos o tecnológicos, sin prejuicios de raza, género, religión, creencia, origen étnico, ciudadanía, filosofía o política del autor. El editor debe considerar un manuscrito enviado para revisión como un documento confidencial. El editor debe abstenerse de expresar crítica personal. El editor debe explicar y apoyar su juicio final para que los autores comprendan el fundamento de las observaciones. El editor debe abstenerse de utilizar la información no publicada, argumentos o interpretaciones desplegados en un manuscrito sometido, excepto cuando cuente con el permiso del autor. El editor deben abstenerse de desplegar información sobre un manuscrito en proceso de revisión o publicación a ninguna persona fuera de aquellos a los que se les solicite consejo profesional. El editor debe respetar la independencia intelectual de los autores. El editor debe procesar los manuscritos con diligencia. El editor debe ejercer su responsabilidad y la autoridad para aceptar o rechazar un artículo enviado para su publicación. Ingenierías, Julio-septiembre 2015, Año XVIII, No. 68 El editor debe delegar en los miembros del consejo editorial o comité técnico la autoridad para aceptar o rechazar un artículo enviado para su publicación en casos en que se presente conflicto de interés con el editor. El editor debe delegar la responsabilidad y autoridad editorial a alguno de los miembros de los consejos editoriales cuando él sea autor o coautor de un manuscrito que se somete a consideración de la revista. Cuerpo Editorial (Consejos Editoriales y Comité Técnico) Los miembros del cuerpo editorial deberán estar dispuestos a otorgar consejo al editor en las situaciones requeridas. Los miembros del cuerpo editorial deben declinar cualquier invitación para brindar consejo si se les presenta algún conflicto de intereses, tal como encontrarse vinculados estrechamente a los autores o al trabajo a evaluar. Los miembros del cuerpo editorial deben manifestar al editor cualquier conflicto de intereses que detecten. Los miembros del cuerpo editorial deben considerar un manuscrito enviado para revisión como un documento confidencial. Los miembros del cuerpo editorial deben abstenerse de expresar críticas personales. Los miembros del cuerpo editorial deben explicar y apoyar sus juicios de manera suficiente para que el editor, los miembros de cuerpo editorial y los autores comprendan el fundamento de las observaciones. Los miembros del cuerpo editorial deben abstenerse de utilizar la información no publicada, argumentos o interpretaciones desplegados en un manuscrito sometido, excepto cuando se cuente con el permiso del autor. Los miembros del cuerpo editorial deben abstenerse de desplegar información sobre un manuscrito en proceso de revisión o publicación a cualquier persona fuera de aquellos que se les solicite consejo profesional. Los miembros del cuerpo editorial deberán respetar la independencia intelectual de los autores. 65 �66 Ingenierías, Julio-septiembre 2015, Año. XVIII, No. 68 ��� Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Text A resource consisting primarily of words for reading. Examples include books, letters, dissertations, poems, newspapers, articles, archives of mailing lists. Note that facsimiles or images of texts are still of the genre Text. Título Uniforme Ingenierías Año de publicación El año cuando se publico 2015 Año Año de la revista (Año 1, Año 2) No es es año de publicación. 18 Número Número de la revista 68 Mes de publicación Mes cuando se publicó Julio-Septiembre Día Día del mes de la publicación 1 Periodicidad La periodicidad de la publicación (diaria, semanal, mensual, anual) Trimestral Relación OPAC https://www.codice.uanl.mx/RegistroBibliografico/InformacionBibliografica?from=BusquedaAvanzada&bibId=1751916&biblioteca=0&fb=20000&fm=6&isbn= Dublin Core The Dublin Core metadata element set is common to all Omeka records, including items, files, and collections. For more information see, http://dublincore.org/documents/dces/. Title A name given to the resource Ingenierías, 2015, Año 18, No 68, Julio-Septiembre Creator An entity primarily responsible for making the resource González Treviño, José Antonio, Director Subject The topic of the resource Ciencia Tecnología Ingeniería Investigación Publicaciones periódicas Description An account of the resource Revista de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica de la UANL. Publicada a principios de la década de los noventa, editada por Rafael Covarrubias Ortiz. Contiene información sobre las actividades académicas, estudiantiles y administrativas de la Facultad, así como investigación y difusión de la ingeniería. Publisher An entity responsible for making the resource available Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Contributor An entity responsible for making contributions to the resource Aguilar Garib, Juan Antonio, Editor Ocañas Galván, Cyntia, Redacción Date A point or period of time associated with an event in the lifecycle of the resource 01/07/2015 Type The nature or genre of the resource Revista Format The file format, physical medium, or dimensions of the resource tex/pdf Identifier An unambiguous reference to the resource within a given context 2020831 Source A related resource from which the described resource is derived Fondo Universitario Language A language of the resource spa Relation A related resource http://ingenierias.uanl.mx/archivo.html Spatial Coverage Spatial characteristics of the resource. San Nicolás de los Garza, N.L., (México) Rights Information about rights held in and over the resource Universidad Autónoma de Nuevo León Rights Holder A person or organization owning or managing rights over the resource. El diseño y los contenidos de La hemeroteca Digital UANL están protegidos por la Ley de derechos de autor, Cap. III. De dominio público. Art. 152. Las obras del dominio público pueden ser libremente utilizadas por cualquier persona, con la sola restricción de respetar los derechos morales de los respectivos autores Compuestos Grafeno Polímeros Polipropileno Propiedades elásticas