Esta Tesis Doctoral analiza las distintas metodologías existentes para el análisis a fatiga de uniones soldadas, las valida y las aplica al dimensionamiento de una torre eólica real. Como se verá a lo largo de este trabajo, existe un gran número de metodologías de análisis a fatiga, muchas de ellas con orígenes en industrias particulares, y cuya consistencia metodológica no está clara. Por ello, no resulta evidente qué metodologías son adecuadas en el diseño a fatiga de la torre eólica, cuáles generan resultados satisfactorios y cuáles no. El estudio comprende un programa experimental que trata de validar su aplicación para el dimensionamiento de soldaduras a tope. Una vez realizados tanto el análisis como la validación, se aplican los resultados obtenidos al dimensionamiento de una torre eólica real, de manera que se optimice su diseño estructural a fatiga sin que ello vaya en perjuicio de su integridad estructural. / It analyzes the different methodologies for fatigue analysis of welded joints, validates and applies them to the sizing of a real wind tower. As discussed throughout this work, a large number of methodologies for fatigue analysis, many of them with backgrounds in particular industries, and whose methodological consistency is unclear. Therefore, it is not clear what methodologies are appropriate in the fatigue design of a wind tower, which generate successful results and which don’t. The study includes an experimental program that attempts to validate their application for sizing butt welds. After performing both analysis and validation, the results are applied to the dimensioning of a real wind tower, so as to optimize their structural design in fatigue without being prejudicial to their structural integrity.

La presente tesis abarcó las temáticas específicas de los fenómenos de fatiga por tensiones de corte interlaminar, fractura en Modo II, así como una verificación en 3D del modelo material elástico ortotrópico de materiales compuestos laminados que se emplean en palas de aerogeneradores. Se verificó el modelo de comportamiento elástico ortotrópico y la homogeneidad en 3D de una muestra de material obtenida durante la fabricación de una pala. Se observaron diferencias entre los coeficientes simétricos de la matriz de rigidez del material. Los valores de resistencias y constantes elásticas de cupones 2D obtenidos en laboratorio mostraron valores superiores a los de la muestra. Se observaron distintos tipos de defectos en la muestra de la pala. En fatiga por tensiones interlaminares, se hicieron ensayos empleando un dispositivo short-beam shear (SBS) y se compararon dos materiales laminados, uno con y otro sin una lámina de MAT denominada Unifilo. Se construyeron constant-life diagrams parciales, se evaluó el dispositivo de ensayo y la influencia del MAT. El compuesto con Unifilo presentó una menor performance tanto a fatiga SBS como cuasiestática. También se evaluó el efecto de la frecuencia de aplicación de carga en el compuesto sin Unifilo bajo tres niveles de amplitud de tensiones SBS, R=0.1 y frecuencias 1, 3, 6 y 10 Hz. La mayor diferencia entre los valores medios se dio para bajas frecuencias y bajos niveles de tensiones. Sin embargo, esta diferencia fue estadísticamente no significativa. En fractura Modo II, se evaluaron límites de aplicación tanto del ensayo con probetas 4ENF como del método de descargas parciales. Se evaluó el uso de módulos de elasticidad obtenidos de ensayos de flexión y compresión para el cálculo de GIIC. Se obtuvieron valores GIIC de iniciación y curvas R. Se observaron distintos tipos de defectos en el material, a los cuales se les atribuyó la dispersión de los resultados, diferencias en las curvas R, así como diferencias entre los valores obtenidos con las mediciones experimentales de compliance y los valores obtenidos con el modelo clásico de vigas. La diferencia entre emplear cualquiera de los dos módulos elásticos no fue significativa para el material evaluado. Además, se presenta un capítulo especial donde se describe un estudio de propiedades por corte interlaminar empleando el ensayo SBS con cargas cuasiestáticas y de fatiga en materiales laminados metálicos reforzados con fibras (Arall y Glare). Para el Glare se hicieron ensayos cuasiestáticos y de fatiga SBS. Se discutió sobre la diversidad de modos de falla que se presentaron en fatiga y su validez. Fueron presentadas las curvas S-N de fatiga SBS para dos orientaciones principales del material. Para el Arall se obtuvieron los resultados con el dispositivo SBS según ASTM D2344 y con un dispositivo con diámetro de rodillos más pequeño. Se discutieron las limitaciones de los criterios de detención de ensayo que plantea la norma para las probetas estudiadas y el efecto de los nuevos rodillos. Se sugirieron modificaciones a la norma para extender su campo de aplicación. / The present thesis covers specific topics of interlaminar shear stress fatigue, Mode II fracture and a 3D verification of the orthotropic elastic model of laminated composite materials used in wind turbine blades. The orthotropic elastic model and the homogeneity of a material sample obtained during the manufacture of a wind turbine blade were verified in 3D. Differences between the symmetrical coefficients of the material elastic stiffness matrix were observed. The strength values and the elastic constants of the sample were lower than values from 2D coupons obtained in the laboratory. Different types of defects in the material sample of the blade were observed. Regarding to interlaminar shear fatigue, tests using the short-beam shear (SBS) device were performed and two laminated material, one with a MAT layer called Unifilo and another without it, were compared. Partial constant life-time diagrams were built. The test device and the influence of Unifilo were evaluated. The composite with Unifilo presented a lower performance in quasi-static SBS strength and SBS fatigue. The effect of loading frequency was also evaluated in the composite without Unifilo layer. Test were performed at three SBS stress amplitude levels, R = 0.1 and frequencies 1, 3, 6 and 10 Hz. The differences between the mean values were larger at low frequencies and low stress levels. However, these differences were statistically not significant. Tests with 4ENF specimens and unloading compliance method were performed to obtain Mode II fracture toughness and their limits were evaluated. The use of flexural or compressive moduli of elasticity for GIIC estimation was analyzed with the aid of the classical theory of beams. The difference resulted not significant. Initiation GIIC values and R-curves were obtained. Defects of different types were observed in the studied material. The scatter in the results, the differences in the R-curves, as well as the differences between the values obtained with the experimental compliance measurements and the classic beams theory were attributed to these defects. In addition, a special chapter describing a study of interlaminar shear stress properties using the SBS test with quasi-static and fatigue loads in fiber reinforced metal laminates (Arall and Glare) was included. Quasi-static and SBS fatigue tests were performed in Glare. Various failure modes were observed in SBS fatigue tests and their validities were discussed. The S-N curves for SBS fatigue at two main material orientations were presented. For Arall, results with the SBS device according to ASTM D2344 and with a device with reduced roller diameters were performed. The limitations of the criteria for test stopping according to the standard and the effect of the new roller diameters were discussed. Modifications to the standard to extend its scope were suggested.

El hueso, para su estudio, se puede considerar tanto un tejido como una estructura, ya que desempeña dos funciones básicas: (i) control del metabolismo mineral de Ca, P y Mg (función fisiológica) y, (ii) sostén y protección de órganos (función mecánica). Como el material estructural primario del cuerpo, el mismo debe soportar una variedad de condiciones de carga estáticas y dinámicas; lo cual le es posible debido a la alta complejidad de su estructura altamente organizada. El tejido óseo es un compuesto de fibras de colágeno resistentes, aunque flexibles, reforzadas con nanocristales de fosfato cálcico. Esta estructura compuesta le da una rigidez mucho mayor que el resto de los tejidos mientras que le proporciona una tenacidad a la fractura y resistencia al daño sorprendentemente altas. La complejidad mecánica del tejido óseo, compuesto de hueso cortical y hueso trabecular, ambos con comportamientos mecánicos distintos, supera la de la mayoría de los materiales utilizados en ingeniería y por tal motivo su reemplazo por un material funcional es prácticamente imposible. Las dificultades clínicas que radican en la incapacidad de restaurar, frente a una pérdida de masa, la funcionalidad del tejido óseo mediante la sustitución sumado al deterioro de la micro-arquitectura ósea o pérdidas cualitativas de tejido asociadas a ciertas patologías, motivan la necesidad de investigar el modo de regenerar tejido nativo. El objetivo es guiar la formación de hueso sano necesario y suficiente para cubrir los defectos óseos, así como también brindar un soporte adecuado para alojar las prótesis. La ingeniería de tejido en las últimas décadas se ha convertido en un área de la ciencia que nos despliega una opción para la regeneración ósea en lugar de la sustitución mediante el uso de estructuras tridimensionales (3D) o matrices enriquecidas que pueden proveer de manera autóloga el sistema de reparación y regeneración de hueso a grandes volúmenes: biorreactores óseos. Estos sistemas se han convertido día a día en la opción más considerada y consisten en el acoplamiento y organización de células, andamios y complementos fisiológicos que simulen el ambiente tisular. Con la combinación adecuada de estos factores es posible obtener la respuesta celular adecuada hacia la regeneración funcional de tejido, siendo el andamio la estructura de sostén mecánico de todo el sistema. Considerando lo mencionado, durante el presente trabajo se plantearon los siguientes objetivos específicos con el objetivo general de crear una estructura con potencial aplicación como biorreactor óseo: (1) estudiar la respuesta potencial de regeneración celular ósea ante la presencia de nanorodillos de hidroxiapatita (HA) sintética; componente fundamental de la estructura u andamio a preparar. (2) Determinar las propiedades e interacciones de los nanorodillos de HA con una proteína derivada de la hidrolisis de colágeno (gelatina); la organización de este sistema compuesto será la base estructural del andamio. (3) Construir y caracterizar un andamio basado en los componentes mencionados en la búsqueda del desarrollo de un biorreactor óseo. Para cumplir con los objetivos planteados, en primer lugar, se estudió la viabilidad, proliferación, adhesión y diferenciación en linaje osteogénico de células madre derivadas de tejido adiposo humano cultivadas en presencia de recubrimientos de dos tipos de nanorodillos de hidroxiapatita. Estos aspectos fueron analizados mediante técnicas de cuantificación de la actividad metabólica celular, actividad de la fosfatasa alcalina, cuantificación de la expresión génica, determinación de depósitos de fosfato de calcio y observación de las células adheridas. En segunda instancia, mediante el análisis de la viscosidad y densidad de soluciones con diferentes concentraciones de gelatina y cantidades de nanorodillos de hidroxiapatita mantenidas a distintas temperaturas se estudió la organización hidrodinámica de nuestro sistema. Esta sección fue complementada con estudios de espectroscopía y microscopía óptica. Como tercer paso se seleccionó una de las soluciones estudiadas, a la cual se le añadió un agente entrecruzante para obtener andamios a partir de un proceso de liofilizado. Estos andamios fueron luego caracterizados estructuralmente utilizando técnicas como microscopía electrónica de barrido, microscopía electrónica de transmisión de alta resolución, difracción de rayos X, espectroscopía infrarroja, espectroscopía fotoelectrónica de rayos X y calorimetría diferencial de barrido. Por otro lado se hicieron estudios en soluciones fisiológicas simuladas de degradación y bioactividad. En la parte final de nuestro trabajo, se realizaron estudios acerca de la porosidad, almacenamiento de solventes y propiedades mecánicas de los andamios construidos. Como resultado de este estudio, se obtuvieron andamios conformados a partir de una hidroxiapatita sintética similar a la apatita ósea, capaz de inducir proliferación y diferenciación celular, combinada con gelatina y un agente entrecruzante que presentan propiedades mecánicas comparables con las encontradas en tejidos óseos y características estructurales apropiadas para su consideración como biorreactor. Además, los estudios de bioactividad y degradación de los andamios también arrojaron resultados prometedores para su aplicación en ingeniería de tejidos óseos. / The bone, for its study, could be considered both a tissue and a structure, since it performs two basic functions: (i) control of Ca, P and Mg mineral metabolism (physiological function) and, (ii) support and protection of organs (mechanical function). As the primary structural material of the body, it must withstand a variety of static and dynamic loading conditions; which is possible due to the high complexity of its highly organized structure. Bone tissue is a composite of tough but flexible collagen fibers reinforced with calcium phosphate nanocrystals. This composite structure gives it a much greater rigidity than the rest of tissues while providing surprisingly high fracture toughness and damage resistance. The mechanical complexity of the bone tissue, which is composed of cortical bone and trabecular bone, each with different mechanical behaviors, surpasses that of most materials used in engineering and for that reason its replacement by a functional material is practically impossible. The clinical difficulties that arise from the inability to restore, in a loss of mass, the functionality of the bone tissue through the substitution, added to the deterioration of the bone micro architecture or qualitative losses of tissue associated with certain pathologies, motivate the need to investigate the way to regenerate native tissue. The goal is to guide the formation of necessary and sufficient healthy bone to cover the defects, as well as to provide adequate support to accommodate the prostheses. In the last decades, tissue engineering has become an area of science that offers us an option for bone regeneration, instead of replacement, through the use of three-dimensional structures (3D) or enriched matrices that can provide an autologous system of repair and regeneration of bone to large volumes: bone bioreactors. Currently these systems have become a more considered option and consist in the coupling and organization of cells, scaffolds and physiological supplements that simulate the tissue environment. With the adequate combination of these factors it is possible to obtain the adequate cellular response towards the functional regeneration of tissue, a scaffold being the mechanical support structure of the whole system. Considering the above, the following specific objectives of the present work were set out with the general aim of creating a structure with potential application as a bone bioreactor: (1) to study the potential response of bone cell regeneration to the presence of synthetic hydroxyapatite nanorods (HA); a fundamental component of the scaffold to be prepared (2) to determine the properties and interactions of HA nanorods with a protein derived from the hydrolysis of collagen (gelatin); the organization of this system will be the structural basis of the scaffold (3) to construct and characterize a scaffold based on the components mentioned in the search for the development of a bone bioreactor. First, the viability, proliferation, adhesion and differentiation in osteogenic lineage of stem cells derived from human adipose tissue cultured in the presence of coatings of two types of hydroxyapatite nanorods were studied. These aspects were analyzed by quantification techniques of cellular metabolic activity, alkaline phosphatase activity, quantification of gene expression, determination of calcium phosphate deposits and observation of adhered cells. In the second instance, the hydrodynamic organization of our system was studied by analyzing the viscosity and density of solutions with different concentrations of gelatin and amounts of hydroxyapatite nanorods maintained at different temperatures. This section was supplemented with spectroscopy and optical microscopy studies. As a third step, a crosslinking agent was added to a selected solution, in order to obtain scaffolds from a freeze-drying process. These scaffolds were then structurally characterized using techniques such as scanning electron microscopy, high resolution transmission electron microscopy, X-ray diffraction, infrared spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy and differential scanning calorimetry. On the other hand degradation and bioactivity studies were carried out in simulated physiological solutions. In the final part of our work, porosity, solvent storage and mechanical properties of constructed the scaffolds were studied. As a result of this study, scaffolds were obtained from a synthetic hydroxyapatite, similar to the bone apatite and capable of inducing cell proliferation and differentiation, combined with gelatin and a crosslinking agent. These structures presented mechanical properties comparable to those found in bone tissues and structural properties suitable for consideration as a bioreactor. In addition, studies of bioactivity and scaffold degradation also yielded promising results for application in bone tissue engineering.

Los materiales compuestos nanoestructurados son considerados una opción prometedora para la concepción de materiales multifuncionales. Sin embargo, la falta habitual de interacción entre los componentes orgánicos e inorgánicos en los materiales híbridos nanoestructurados comporta unas propiedades macroscópicas anisotrópicas que limitan su uso. Por ello, se hace necesario el diseño de la interfase formada entre los componentes mencionados a fin de mejorar sus prestaciones. En esta Tesis Doctoral se ha optado por el uso de dióxido de carbono supercrítico (scCO2) para la modificación superficial de nanopartículas inorgánicas y para la preparación de materiales híbridos nanoestructurados. Estos procesos supercríticos, diseñados como sostenibles, se proponen como sustitutos de técnicas convencionales que empleen disolventes orgánicos. El tratamiento superficial de nanopartículas de dióxido de titanio (TiO2) con octiltrietoxisilano se ha empleado como sistema de estudio para evaluar el uso de recubrimientos de alcoxisilanos bifuncionales como promotores de adhesión de partículas inorgánicas nanométricas. El scCO2 se emplea como disolvente del alcoxisilano para la silanización del TiO2. También se han llevado a cabo estudios fundamentales de solubilidad de octiltrietoxisilano en CO2 y de la cinética del proceso de silanización del TiO2. La modulación de las propiedades fisicoquímicas del scCO2 con la presión y la temperatura permite el control de las características del recubrimiento con silano. El proceso de silanización supercrítico se ha extendido a diferentes sistemas alcoxisilano-nanopartículas inorgánicas. Asimismo, se ha evaluado la tecnología de scCO2 para la preparación de materiales híbridos nanoestructurados que contengan nanopartículas inorgánicas silanizadas. El tratamiento superficial de las nanopartículas favorece la distribución homogénea de éstas en el material híbrido y mejora la interacción relleno-matriz orgánica. Se han procesado matrices biopoliméricas de interés en ingeniería tisular, compuestas de ácido poliláctico o la mezcla iv polimetilmetacrilato/policaprolactona, con adiciones de nanopartículas de TiO2 o hidroxiapatita, respectivamente. Para su procesado, se ha empleado scCO2 como no-disolvente utilizando la técnica Particles from a Compressed Anti-Solvent (PCA). Además, se han preparado partículas híbridas formadas por una mezcla lipídica de aceite de ricino hidrogenado y glicerilmonoestearato con adiciones de TiO2 y cafeína, con posibles aplicaciones en cremas para uso tópico. Estas partículas sólidas lipídicas se han obtenido usando la técnica Particles from Gas Saturated Solutions (PGSS) que emplea scCO2 como soluto. Por último, el proceso de silanización supercrítico se ha ensayado para materiales híbridos complejos multiescalados. Se han procesado materiales de base cemento empleando un proceso supercrítico de carbonatación-silanización en dos etapas. Primero, el cemento se carbonata de manera acelerada usando scCO2 como agente de carbonatación. Este cemento, ya carbonatado, se somete, finalmente, a un tratamiento hidrofóbico mediante silanización supercrítica, para su posible aplicación en confinamiento de residuos peligrosos en ambientes húmedos o como material de construcción duradero. / Nowadays, society is asking for a global changing in the way of manufacturing goods in a more sustainable manner. Indeed, the weight of the classical factors (cost, quality, appearance) influencing the acceptance of a certain good in the market have currently changed. Manufacturing requirements and regulations concerning environment protection (e.g., resource consumption, sustainability, toxicity, CO2 footprint, recycling potential) and quality features (e.g., product guarantees, durability against aggressive environments, corporate vision) are aspects of increasing concern. The competitive position of a company is influenced by seizing the opportunities and challenges and by managing the risks that the changeable market has. As a consequence, the industry is continuously looking for smart and innovative solutions for the design and manufacturing of materials with novel properties and increased added value, and for the production of materials already existing in the market in a more efficient manner. Nanostructured hybrid composites have emerged as a promising class of innovative materials for many industrial sectors (e.g., energy, optoelectronics, biomedicine, cosmetics). The multicomponent composition of these materials provides them with unique properties arising from the synergistic combination of the characteristics of their individual components structured at the nanolevel. Nevertheless, in numerous hybrid materials, the lack of coupling or bonding between the components often leads to anisotropic macroscopic properties, limiting their use. Hence, the interaction at the interphase between hybrid components must be properly engineered to enhance materials properties. In this PhD Thesis, the quest for sustainable and environmentally friendly processes led to the use of supercritical carbon dioxide (scCO2) for both the surface modification of nanometric inorganic particles and the preparation of nanostructured hybrid materials. These processes are designed for the replacement of conventional methods using organic solvents. vi Bifunctional alkoxysilane molecules, acting as adhesion promoters, are, herein, investigated for the surface modification of nanometric inorganic particles. The surface treatment of titanium dioxide (TiO2) nanoparticles with octyltriethoxysilane is taken as the model system for study. In terms of processing, scCO2 is used as the solvent of choice for alkoxysilanes for the surface modification of TiO2. Fundamental studies on the solubility of the used silane in CO2 in the pressure range 8-18 MPa at two different temperatures (318 and 348 K) and on the kinetics of the TiO2 silanization process are performed. For the scCO2-aided silanization process, studies are conducted to ascertain the effects and interactions of the operating variables on the properties of the final material. Results show that the tunable physicochemical properties of scCO2 with pressure and temperature (e.g., density, solvation power) allows the engineering control of the characteristics of the silane coating. Examples of the extension of the application of the supercritical silanization process to other sets of alkoxysilanes and inorganic nanoparticles are also presented. The preparation of hybrid materials including silanized inorganic nanoparticles and organic matrices is further tested using scCO2 technology. Surface treated nanoparticles are used to facilitate the homogeneous distribution of the nanoparticles within the matix and to improve the inorganic filler-organic matrix interaction. Biopolymeric matrices of either poly(L-lactic acid) (L-PLA) or the blend poly(methylmethacrylate)/poly(ε-caprolactone) (PMMA/PCL) loaded with nanometric titanium dioxide or hydroxyapatite, respectively, are prepared. To obtain these hybrid materials, scCO2 is employed as an anti-solvent, using the Particles from a Compressed Anti-Solvent (PCA) technique. Studies are performed to pursue the effect of the processing conditions on the morphology of the precipitated hybrid materials. The resulting material, obtained in the form of fibers, has suitable properties for its potential application in tissue engineering. In a different system, hybrid particles composed of a lipidic matrix (hydrogenated castor oil/glyceryl monostearate) loaded with silanized titanium dioxide and caffeine are prepared. The Particles from Gas Saturated Solutions (PGSS) technique, assisted by the use of scCO2 as a solute, is employed for the production of these solid lipid particles. The obtained hybrid material is evaluated concerning the drug carrier and release ability and the UV-shielding capacity. The UV-light protection and photoaging prevention capacity of the lipid-based hybrid material provide excellent properties for the use of these particles in the formulation of sunscreens and pharmaceutical dermal products. vii Finally, the possibility of extending the supercritical silane treatment to multiscale complex hybrid materials is assessed. The technology based on the use of scCO2 is presented for the two-step carbonation-silanization process of cement-based materials. In the first step, the carbonation of cement is accelerated using scCO2 as the carbonation agent. The effects of the cement formulation and process operation conditions on the microstructure and physicochemical properties of carbonated samples are evaluated. The carbonation process is followed by the hydrophobic treatment of the carbonated samples using a supercritical silanization method. The surface modification of carbonated cement with octyltriethoxysilane confers water repellence to the material. The carbonation-silanization process is scheduled and integrated to mitigate the consumption of raw materials and the use of facilities.

En los últimos años el interés hacia el silicio poroso nanoestructurado para el desarrollo de nuevas aplicaciones biomédicas, como pueden ser: biosensores, liberación controlada de fármacos, etc., ha crecido exponencialmente. Los materiales ideales para este tipo de aplicaciones deben ser biocompatibles, biodegradables y biorreabsorbibles dependiendo de su función. el silicio mesoporoso es biodegradable, pero su biocompatibilidad depende de sus propiedades superficiales y de su estructura. Nuestro objeto de estudio ha sido el aumento de la biocompatibilidad del silicio poroso. En particular se ha investigado la interacción "in Vitro" de este material con fluido corporal simulado (FCS), que contiene una composición iónica casi idéntica a la del plasma sanguíneo, con el objetivo de conocer su comportamiento. Posteriormente, se han realizado dos tipos de tratamientos sobre el mismo: de oxidación (Si-O) y de derivatización con acetileno (Si-C), analizando su influencia en el comportamiento del material en FCS. Ambos procesos, ya conocidos en diversas aplicaciones del silicio poroso, han dado lugar a una estabilización en este medio. Además se ha demostrrado que la oxidación electroquímica en ácido fosfórico concentrado del silicio poroso con o sin derivatización, incrementa su bioactividad, asegurando la biocompatibilidad. Los resultados han permitido llegar a obtener capas de hasta 5 um de hidroxiapatito (componente mineral del hueso) sobre la superficie de las muestras, tras un mes de inmersión de las mismas en FCS, lo que es de gran interés en futuras aplicaciones biomédicas que tengan como base este material. / Pastor Galiano, EL. (2008). Contribución al estudio del comportamiento de silicio poroso nano-estructurado en fluidos corporales simulados para el desarrollo de nuevos materiales biocompatibles y biodegradables [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1985

La presente tesis se ha desarrollado combinando conceptos de química supramolecular y ciencia de los materiales. En concreto, se planteó la Tesis Doctoral sobre la idea de desarrollar sensores sobre superficies silíceas para detectar especies de interés ambiental. En primer lugar, se ha llevado a cabo el desarrollo de un nuevo método colorimétrico en dos pasos para la detección de surfactantes aniónicos en aguas, en el cual no es necesario el uso de disolventes clorados. Para ello, se ha diseñado y preparado un sólido silíceo funcionalizado con una unidad coordinante de aniones como es el grupo imidazol. Tras producirse la interacción de dichas unidades con los surfactantes aniónicos, en un segundo paso se produce la extracción de un colorante desde la disolución al sólido preparado. La coloración del sólido es función de la concentración de surfactante presente en la muestra inicial, por lo que permite la detección a simple vista de la presencia de surfactantes en una muestra. En vista de los resultados obtenidos, se diseñó un nuevo material que fuera capaz de determinar surfactantes catiónicos. Para ello, se utilizó como unidad coordinante un derivado con un grupo sulfonato. Además de realizar un estudio de la respuesta de dichos materiales y la caracterización de los mismos, se han analizado muestra reales que indica la viabilidad de dichos sistemas para la detección de surfactantes. Basándose en los resultados anteriores, en segundo lugar se planteó la posibilidad de diseñar y preparar un material capaz de retener y eliminar surfactantes aniónicos de muestras acuosas. Se trabaja en este caso con sólidos mesoporosos que presentan una mayor superficie específica, lo que permite el anclaje de un mayor número de unidades coordinantes y por tanto eliminar mayor cantidad de surfactantes. Se estudió la capacidad de retención de los materiales funcionalizados en su superficie con grupos imidazol, amina y piridina. / Coll Merino, MC. (2010). Superficies químicamente modificadas para la detección colorimétrica y eliminación de aniones de interés medioambiental en aguas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8723

La baja resistencia y las fallas estructurales tempranas en carreteras asfálticas son problemas comunes en la ingeniería de pavimentos. La causa principal de estos problemas es la deformación constante de las capas que lo componen provocada por el aumento de operación de las cargas del tráfico. La modificación de los ligantes asfálticos es una aplicación empleada desde hace algunos años para mejorar las propiedades del cemento asfaltico y prolongar la vida útil de los pavimentos asfálticos. Los modificadores deben tener características especiales, como en el caso de los elastómeros, que son polímeros con propiedades elásticas y que se pueden manejar a altas temperaturas. En la presente investigación, se analizaron las propiedades básicas del ligante modificado con el elastómero Poliuretano Termoplástico (TPU) en 5, 10 y 15% de adición en peso de asfalto. Asimismo, se empleó el método Marshall para evaluar las propiedades mecánicas y el comportamiento elástico de las mezclas bituminosas modificadas para tránsito liviano, mediano y pesado. Se logró determinar que el punto de inflamación y la recuperación elástica torsional del ligante modificado tuvieron un comportamiento positivo incremental con el aumento de contenido de TPU, mientras que otras propiedades como la solubilidad y la ductilidad no sufrieron variaciones significativas. Por otro lado, la propiedad de penetración disminuía con el contenido del polímero, mejorando su consistencia. Además, se descubrió que las mezclas asfálticas tendrán una mejor capacidad para resistir las deformaciones y un comportamiento mejorado a la fatiga, aunque este último no tan notable. / Low strength and early structural failures in asphalt roads are common problems in pavement engineering. The main cause of these problems is the constant deformation of the layers that compose it caused by the increase in the operation of traffic loads. The modification of asphalt binders is an application that has been used for some years to improve the properties of asphalt cement and extend the useful life of asphalt pavements. Modifiers must have special characteristics, as in the case of elastomers, which are polymers with elastic properties and can be handled at high temperatures. In the present research, the basic properties of the binder modified with the elastomer Thermoplastic Polyurethane (TPU) were analyzed in 5, 10 and 15% addition by weight of asphalt. In addition, the Marshall method was used to evaluate the mechanical properties and elastic behavior of bituminous mixtures modified for light, medium and heavy traffic. It was determined that the flash point and torsional elastic recovery of the modified binder had an incremental positive behavior with the increase in TPU content, while other properties such as solubility and ductility did not undergo significant variations. On the other hand, the penetration property decreased with the content of the polymer, improving its consistency. In addition, it was found that asphalt mixtures will have a better ability to resist deformations and improved fatigue behavior, although the latter is not as noticeable.