Muestra el estudio y caracterización de tres arcillas tipo esmectita, usadas como adsorbentes de micotoxinas tipo Aflatoxinas (B1, B2, G1 y G2), en su forma natural y bajo el proceso de modificación química. Se ha realizado el seguimiento a los cambios estructurales en las acillas provocados por la modificación química, evaluando así en cada una de las etapas su capacidad de adsorción de Aflatoxinas. Finalmente, se definen los parámetros del proceso y características de las arcillas modificadas mediante las cuales se optimiza la adsorción de las Aflatoxinas. La evaluación de las arcillas y seguimiento de los cambios estructurales fueron realizadas por las técnicas de difracción de rayos X, espectroscopía Mössbauer, espectroscopía Infrarroja y absorción atómica. Para la evaluación de adsorción de aflatoxinas se empleó la técnica de Ensayo Inmuno-sorbente Ligado a Enzimas. Las arcillas evaluadas en su forma natural están compuestas mayoritariamente por la arcilla montmorillonita y en menor proporción por cuarzo y cristobalita. Dentro de los cambios más relevantes bajo la modificación química, observados por las diferentes técnicas, podemos mencionar: – Para las tres arcillas, las intensidades de las vibraciones en los enlaces (OH-Mg, Al) y (OH-Al) de los sitios octaédricos disminuyen a medida que se incrementa la concentración ácida en la modificación química. - Por espectroscopía Mössbauer se verificó que, durante la modificación ácida, los sitios de Fe2+ en la estructura de las arcillas están siendo oxidados a Fe3+ . - Por difracción de rayos X se distinguió la expansión de la estructura de la arcilla, verificado por el aumento de la distancia interplanar del plano de reflexión (0 0 1), y su parcial disolución a medida que la concentración en el proceso de la modificación ácida se incrementa. - La prueba de adsorción de aflatoxinas nos indica que en algunos casos el tratamiento ácido en la arcilla puede mejorar la capacidad de adsorción y en otros casos no. Este comportamiento estaría condicionado a la composición química y estructural de la arcilla. - Los cambios más drásticos en la estructura de las arcillas, así como el mayor porcentaje en la adsorción de Aflatoxinas fueron obtenidos con el tratamiento acido a una concentración 2N. / Tesis

En la presente investigación se presenta el desarrollo de macromodelos numéricos de pilas y de muretes de albañilería de arcilla con la aplicación del Método de Elementos Finitos en el programa de computadora Abaqus. El objetivo de este trabajo es calibrar las propiedades plásticas de la albañilería ensayada en laboratorio para así, caracterizar su comportamiento estructural a compresión y tracción. Con este objetivo, cuatro pilas y cuatro muretes se ensayaron a compresión uniaxial y compresión diagonal, respectivamente. De dichos ensayos se obtuvieron la resistencia máxima a compresión y tracción, módulo de elasticidad, módulo de corte, y las curvas carga-deformación del material, principalmente, en la etapa elástica de su comportamiento. La metodología comprendió revisión bibliográfica, participación en ensayos de laboratorio, evaluación de resultados de ensayos y, a partir de este análisis de resultados, la calibración de las propiedades mecánicas inelásticas. A futuro, se espera que las propiedades que se calibren del material se puedan emplear para el diseño y modelamiento de estructuras más complejas hechas de albañilería de arcilla; lo cual se considera de importancia debido a la significativa presencia de este material en el país y la necesidad de estimar su respuesta estructural más allá del rango elástico por encontrarse el Perú en una zona sísmica. / Tesis

El estudio de los materiales de construcción, difundidos en gran medida como lo es la albañilería de arcilla, cobra vital importancia, ya que este permite ampliar el conocimiento de su comportamiento ante solicitaciones que puedan generar su inestabilidad. Sin embargo, la mampostería es un material que presenta complejidad cuando se trata de predecir su comportamiento mecánico y sus propiedades. Por ello, en el afán de buscar nuevas maneras que permitan caracterizar el comportamiento de este material y, con ello, predecir con mayor precisión su respuesta ante diferentes situaciones de cargas, se presenta la aplicación del método de modelación numérica. La presente tesis tiene como objetivo principal ampliar el conocimiento de la modelación numérica como herramienta de estudio de la mampostería de arcilla. Por ello, se planteó realizar modelos numéricos que simularan los ensayos cuasi-estáticos de este material. Primeramente, en el proceso de esta investigación se desarrollaron ensayos de compresión uni-axial, para las pilas, y de compresión diagonal, para los muretes, en el Laboratorio de Estructuras PUCP. Luego de los ensayos, se realizó el procesamiento de los resultados experimentales para obtener los parámetros mecánicos de la albañilería que serían empleados en la modelación. Cabe resaltar que para el desarrollo del modelo se requirieron parámetros que se extrajeron de la base teórica. Los modelos numéricos se desarrollaron con el método de elementos finitos en el programa especializado DIANA. Asimismo, para el desarrollo del trabajo se consideró a la albañilería como un material homogéneo y los elementos utilizados fueron sólidos, hexaedros. Por otro lado, se empleó el criterio de fractura “Total Strain Crak model” para el agrietamiento del material y se procedió a realizar la calibración del modelo. Finalmente, se pudieron realizar las simulaciones de los ensayos de compresión uni-axial y compresión diagonal en el programa computacional para obtener los resultados. A partir de los resultados obtenidos se podrá realizar análisis de estructuras de albañilería de manera más práctica. Asimismo, utilizando las potentes herramientas computacionales que existen hoy en día se podrá generar fuentes información sobre el comportamiento de este material que contribuyan a desarrollar nuevas estrategias de estudio, y que a largo plazo permitan depender en menor medida de los costosos ensayos de laboratorio. / Tesis

La eliminación de los desechos de la industria papelera es un problema de creciente importancia en el mundo debido a que aumenta con la demanda de papel y productos similares. Entre estos desechos se tienen a los lodos celulósicos, cuyo transporte hacia los rellenos sanitarios genera un gasto considerable a las empresas papeleras y un impacto negativo en el medio ambiente por la emisión de gases de efecto invernadero durante su descomposición. No obstante en los últimos quince años se han llevado a cabo investigaciones sobre los posibles usos de los lodos de papel, llegando hoy en día a tener aplicaciones en la agricultura, en la industria cerámica y fuentes energéticas, entre otros. El objetivo del presente trabajo es el estudio de las propiedades de mezclas de lodos de papel, cemento y arcilla del tipo bentonita sódica, en la perspectiva de obtener un material compuesto de propiedades adecuadas para la fabricación de materiales de construcción de bajo costo en el Perú. La metodología para el este estudio incluye la elaboración de muestras con distintas composiciones de mezcla de lodos de papel, pasta de cemento y pasta de bentonita sódica, de acuerdo al diseño experimental. Dichos constituyentes se mezclan para posteriormente comprimirlos en un molde a una presión determinada y eliminar el exceso de agua, así como conseguir una mejor compactación y acabado de la muestra. Las muestras resultantes fueron sometidas a ensayos de flexión, compresión, densidad y absorción de agua, para conocer las propiedades respectivas del material compuesto y establecer la posibilidad de su uso en la fabricación de paneles, calaminas y ladrillos teniendo como referencia las normas ASTM (American Society for Testing Materials). Como resultado, se determinó que el material compuesto con la mejor combinación de propiedades mecánicas para la fabricación de paneles y calaminas fue el obtenido a partir de 45% de cemento, 40% de lodos de papel y 15% de bentonita sódica, superando los valores de resistencia a la flexión, momento de rotura y manipulabilidad requeridos por la norma ASTM C1225. Así mismo el material compuesto de 50% de cemento, 30% de lodos de papel y un 20% de bentonita sódica supera la resistencia a la compresión mínima establecida por la NTP.399.611 y NTP 399.613, normas técnicas peruanas de pavimentos y ladrillos respectivamente. / Tesis

El presente trabajo de tesis se encuentra enmarcado dentro del proyecto multidisciplinario “Redes de intercambio marítimas y terrestres a larga distancia de vasijas de cerámica de prestigio en los Andes centrales durante el primer milenio antes de nuestra era: Un enfoque interdisciplinario”. El objetivo principal de esta tesis es determinar el alcance de la fluorescencia de rayos X portátil (pXRF) como técnica de análisis que permita discriminar entre grupos y su posible procedencia, de cerámicas encontradas en el sitio arqueológico de Puerto Nuevo. Para lograr lo anterior, se han estudiado 119 fragmentos de cerámica recogidos de la zona de excavación de Puerto Nuevo, además de 30 azulejos de control preparados a partir de material arcilloso recabado de diferentes zonas aledañas a la excavación. El análisis químico de estos grupos de piezas se realizó mediante pXRF con el fin de obtener la información composicional expresada como las áreas netas bajos los picos (NPA). A partir de esta información, mediante análisis de componentes principales y análisis de clúster, se construyeron los grupos composicionales. Se han encontrado 4 grupos composicionales y 2 casos extraños, los que, al ser comparados con el material arcilloso de control por medio de análisis discriminante, muestran que los fragmentos de cerámica podrían ser en su mayoría de origen local. Además, los grupos construidos mediante pXRF fueron contrastados con los grupos encontrados por medio de análisis petrográfico, y se observó una buena correlación entre los resultados de ambos enfoques. Finalmente, se ha determinado que la pXRF, empleada junto a un análisis estadístico adecuado, ha demostrado resultados lo suficientemente buenos como para constituir a la pXRF en una alternativa para estudios de este tipo. / Tesis

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva. Ingeniero Civil de Minas / En una planta de procesamiento de minerales el principal medio de transporte de material sólido se realiza por medio de tuberías. En este sistema se transportan partículas de diferentes tamaños cuya distribución es el resultado del proceso de conminución de esta planta. Si el líquido presenta una cantidad considerable de iones, como es el caso del agua de mar, tanto la fracción fina como la fracción gruesa pueden causar una alteración en la composición química de la fase líquida. Aunque este efecto depende del tipo de partículas a ser transportada. Por ejemplo, partículas como las arcillas pueden intercambiar especies inorgánicas y orgánicas con el líquido. En el presente estudio se busca evaluar el rol de la hidrodinámica y el contenido de arcilla en el intercambio iónico entre estas y la fase líquida durante el transporte de la mezcla en presencia de partículas gruesas en una tubería, usando simulaciones 2D. Para ello se utilizó un modelo de mezcla de la librería de OpenFOAM. En este modelo se resuelven ecuaciones de momentum para la fase gruesa y la fase líquida, mientras que para el campo de velocidad de la fase fina se generó una relación entre la velocidad del líquido y la velocidad de sedimentación de esta fase. Para cada fase y especie iónica presente en el líquido se resolvió una ecuación de transporte de masa. Se calculó la tasa de intercambio iónico para Ca(II), Na(I), Mg(II) usando un modelo cinético de la ecuación de Gaines-Thomas. Además, el flujo es asumido como turbulento, y por esta razón, un modelo k - epsilon es usado. Los resultados mostraron que la presencia de una distribución no homogénea de fino en la vertical, revela una transferencia de masa no homogénea de iones en esa sección de la tubería. En particular, la alta concentración de partículas gruesas cerca del fondo junto con velocidades bajas de la fase continua comparado con la sección media implica largos tiempos de residencia, como lo confirma los resultados numéricos. Además la mayor concentración de finos es encontrada en la parte superior producto de la sedimentación de las partículas gruesas. Ambos aspectos combinados, promueven altas tasas de intercambio de Ca-Na y Mg-Na en la parte superior e inferior de la tubería en comparación con el eje central de la tubería . Para un CEC igual a 70 meq/100gr de arcilla, un aumento de la concentración de finos de un 6% a un 10% en volumen, provoca un aumento en la fracción media de calcio intercambiada del líquido desde un 12% a un 26% para una velocidad media de 2 m/s. Otro aspecto relevante es la distribución inicial del CEC en las arcilla. Según los resultados, una arcilla alta en calcio no intercambia calcio desde la solución mientras que una arcilla alta en sodio si lo hace, alterando la distribución final de iones en las arcillas. Finalmente, en una planta de procesamiento de minerales, manipular los cationes en la arcilla permitiría controlar aspectos como la reología y la floculación, entre otros, y esta composición, como se observa en la simulaciones, depende fuertemente del tipo de arcilla y los iones presentes en la arcilla y en el líquido.

Muestra el estudio y caracterización de tres arcillas tipo esmectita, usadas como adsorbentes de micotoxinas tipo Aflatoxinas (B1, B2, G1 y G2), en su forma natural y bajo el proceso de modificación química. Se ha realizado el seguimiento a los cambios estructurales en las acillas provocados por la modificación química, evaluando así en cada una de las etapas su capacidad de adsorción de Aflatoxinas. Finalmente, se definen los parámetros del proceso y características de las arcillas modificadas mediante las cuales se optimiza la adsorción de las Aflatoxinas. La evaluación de las arcillas y seguimiento de los cambios estructurales fueron realizadas por las técnicas de difracción de rayos X, espectroscopía Mössbauer, espectroscopía Infrarroja y absorción atómica. Para la evaluación de adsorción de aflatoxinas se empleó la técnica de Ensayo Inmuno-sorbente Ligado a Enzimas. Las arcillas evaluadas en su forma natural están compuestas mayoritariamente por la arcilla montmorillonita y en menor proporción por cuarzo y cristobalita. Dentro de los cambios más relevantes bajo la modificación química, observados por las diferentes técnicas, podemos mencionar: – Para las tres arcillas, las intensidades de las vibraciones en los enlaces (OH-Mg, Al) y (OH-Al) de los sitios octaédricos disminuyen a medida que se incrementa la concentración ácida en la modificación química. - Por espectroscopía Mössbauer se verificó que, durante la modificación ácida, los sitios de Fe2+ en la estructura de las arcillas están siendo oxidados a Fe3+ . - Por difracción de rayos X se distinguió la expansión de la estructura de la arcilla, verificado por el aumento de la distancia interplanar del plano de reflexión (0 0 1), y su parcial disolución a medida que la concentración en el proceso de la modificación ácida se incrementa. - La prueba de adsorción de aflatoxinas nos indica que en algunos casos el tratamiento ácido en la arcilla puede mejorar la capacidad de adsorción y en otros casos no. Este comportamiento estaría condicionado a la composición química y estructural de la arcilla. - Los cambios más drásticos en la estructura de las arcillas, así como el mayor porcentaje en la adsorción de Aflatoxinas fueron obtenidos con el tratamiento acido a una concentración 2N. / Tesis

Ingeniero Civil Químico / El presente trabajo de título tuvo como objetivo realizar una evaluación técnica y ambiental, a nivel de prefactibilidad, de una planta de extracción de tierras raras en Chile. Para ello se llevó a cabo una revisión del estado del arte de las tecnologías utilizadas en el procesamiento de los distintos minerales de tierras raras, escogiendo el mineral de tipo arcilloso como fuente de los elementos, debido a la presencia de estos yacimientos en Chile y su alto contenido de tierras raras de tipo pesadas. El proceso analizado se encuentra basado en lixiviación en reactores y extraccion por solvente para purificación y separación de los elementos de interés. Se fijó una producción anual de 2.500 toneladas de óxidos de tierras raras, en una operación continua de 96 horas semanales, obteniendo 3 productos comercializables de mezclas de óxidos de tierras raras: uno de tipo ligero con contenido importante de lantano y neodimio, otro con alto contenido de itrio y el último del tipo pesado con alto contenido de disprosio e iterbio. Para alcanzar la producción fijada, se requieren procesar 220 [t h-1] de mineral arcilloso con 0,3% en peso de elementos de tierras raras. Se dimensionaron los equipos requeridos según el proceso planteado, el cual incluye dos reactores de lixiviación de 280 m3, 24 mezcladores-decantadores para 2 etapas de extracción por solventes junto a sus etapas de reextracción (con volúmenes de 8 a 46 m3 para los mezcladores y 4,5 a 9,5 m3 para los decantadores), 5 reactores de precipitación (con volúmenes de 20 a 50 m3), 5 hornos de calcinación (con largos de 28 a 54 m y diámetros internos de 0,85 a 1,6 m), 5 filtros de tipo rotatorio (con diámetros entre 4 y 9,5 m y áreas de filtrado de 10 a 70 m2), y las bombas necesarias para realizar el transporte de líquidos en el proceso. De los resultados de diseño obtenidos se observó que en etapas posteriores de ingeniería se debe optimizar el uso de recursos hídricos en el proceso, el cual presenta según las tecnologías escogidas una demanda aproximada de 600 t h-1 de agua, además de un estudio de la integración energética del proceso para disminuir el consumo actual de 50,2 GJ para la producción de una tonelada de óxidos de tierras raras. Considerando el inherente impacto ambiental reportado para este tipo de minería, se realizó una inspección de la normativa ambiental asociada a esta, concluyendo la pertinencia de un estudio de impacto ambiental junto a la selección de variables y parámetros relevantes en las etapas de construcción y operación del proyecto, como por ejemplo composición de los residuos, su temperatura y pH. Con respecto a lo anterior, se determinó que los residuos líquidos de la planta requieren un pretratamiento antes de su descarga para asegurar que se cumplan las normas establecidas referentes a contaminantes, pH y temperatura. Además, las emisiones gaseosas requieren ser tratadas en un reactor catalítico que aseguren un baja emisión de monóxido de carbono, para cumplir la norma chilena y prevenir impactos en la salud de personas vinculadas a la planta.

Esta investigación comprende la caracterización del suelo que conforma la subrasante de la Av. Padre Salas, Villa Rica, Pasco, el potencial de resistencia y la expansión que presenta el suelo en el sector indicado, la evaluación es realizada mediante ensayos CBR. Se utiliza la técnica de suelo cemento para mejorar las características físicas y mecánicas, este proceso consiste en mezclar al material con cemento Portland Tipo I formando suelo cemento 10%, 15% y 20%, los cuales presentan un incremento del CBR (máximo: 138.7% y mínimo: 91.9%) logrando un tipo de subrasante extraordinaria para resistir la estructura del pavimento y una reducción de 7.18% en la expansión de las muestras. / This study includes found the properties of the soil, which forms Av. Padre Salas, Villa Rica, Pasco subgrade, strength potential and expansion that soil presents at the indicated sector, the evaluation is executed through CBR tests. Soil cement technique is use in order to improve the physical and mechanical characteristics; this process is to combine the material with Ordinary Portland cement making soil cement 10%. 15% y 20%, which have a CBR increase (max: 138.7% and min: 91.9%) achieving an extraordinary subgrade type so as to bear up the pavement structure and an expansion reduction of 7.18% in specimens. / Tesis

En el mundo, anualmente se generan grandes cantidades de escorias derivadas del acero. Algunas escorias procedentes de la fabricación de acero se reutilizan en la generación de otros materiales, como agregado de asfalto en mezcla caliente, relleno de tuberías, concreto, entre otros. Las investigaciones están dirigidas a enriquecer las características mecánicas de los suelos y minimizar los costes de construcción de vías. La presente investigación pretende encontrar un material que aumente las propiedades mecánicas subrasantes en suelos arcillosos con diferentes índices de plasticidad usando Escorias de Horno de Arco Eléctrico (EAF) en porcentajes: 5%, 15% y 25% del peso de suelo. A partir de los ensayos realizados en las muestras de suelo utilizando parámetros se pudo clasificar mediante el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) y también por American Asociation Standards Highway Transportation Officials (AASHTO) como arcillas de baja y alta plasticidad. Al ensayar las muestras patrón y las muestras con EAF, se obtuvieron resultados que evidenciaron una mejora en las propiedades físicas y mecánicas de los suelos arcillosos con la adición de EAF, aumentando los valores de la Capacidad de Resistencia a la Penetración (CBR) y la máxima densidad seca del suelo arcilloso según se incrementó el porcentaje de EAF en la mezcla. El óptimo contenido de adición de EAF corresponde al 25% del peso de suelo.