La actividad sísmica presente en el Perú tiene su origen en el proceso de convergencia de la placa de Nazca bajo la sudamericana, el mismo que se produce con una velocidad promedio del orden de 7-8 cm/año. Este proceso es responsable de la ocurrencia de los sismos que con diversas magnitudes se producen frente a la línea costera y a profundidades menores de 60km.

El objetivo principal de la presente investigación es idear un sistema que logre disminuir el costo y el tiempo de elaboración de muros no portantes de albañilería confinada. Para lograrlo se ha diseñado un sistema de bloques de arcilla apilables en seco y autoencajables que cumple con todas las normas imputables. Para determinar el rendimiento del sistema diseñado se fabricaron las piezas y se construyó un muro con medidas típicas. Los resultados para dicho caso de estudio se resumen en un ahorro de 17% en el costo directo (considerando todo el muro en su conjunto) y 76% en el tiempo empleado (solo en el asentado de bloques). / The principal objective of this research is to design a system that manage to reduce the cost and time in the construction of non-structural masonry walls. To achieve this, it has been designed a Mortarless Dry-Stacked Interlocking Masonry Clay Bricks which verifies all the imputable codes. To determine the performance of the system, the bricks were made and a wall with typical measurements was built. The results for this study are 17% of reduction in the direct cost (considering the whole wall) and 76 % less time used (alone in the brick seating). / Tesis

O propósito deste trabalho é aumentar o conhecimento existente sobre as interações dielétricas da água confinada em materiais hidrofílicos, no regime de baixas temperaturas. Os materiais hidrofílicos (sílica gel, gesso, colágeno e álcool polivinílico - PVA) foram analisados com os recursos disponíveis na técnica de Espectroscopia de Impedância - permissividade dielétrica e impedância elétrica. Como objetivo especifico procurou-se estabelecer experimentalmente o papel das ligações hidrogênio nos processos de condução observados na água confinada e verificar a existência da transição dinâmica da água super-resfriada em T = -45ºC (228K). As substâncias examinadas possuem redes ou cadeias moleculares, com grupos polares superficiais capazes de se ligarem às moléculas de água por meio de ligações hidrogênio. Em espaços restritos de natureza hidrofílica, a água pode ser super-resfriada além do ponto de nucleação homogênea, permanecendo líquida para temperaturas inferiores a 0ºC. O entendimento de sistemas envolvendo materiais hidrofílicos - tais como sólidos, géis e macromoléculas - e a água, contribui para o desenvolvimento de novos materiais e para o entendimento dos sistemas vivos. De acordo com os resultados obtidos a condução dos íons na água confinada se dá por meio da rede formada, via ligações hidrogênio, entre as moléculas de água e a cadeia dos materiais. O espectro elétrico dos materiais estudados exibe dois processos de condução, comuns a todas as substâncias. O primeiro, é influenciado pelo nível de hidratação das amostras e está relacionado as moléculas de água distantes das superfícies. O segundo, é próprio da água confinada e possui tempos de relaxação elétricos com transições observadas em -60ºC (210K) na sílica gel, e -45ºC nos outros materiais. Também constatou-se que o tamanho da cadeia polimérica do PVA altera a dinâmica do confinamento de água: cadeias de menor peso molecular não são capazes de gerar sítios que propiciem o confinamento da água. / This work aims to increase the existing knowledge on the dielectric interactions of water confined in hydrophilic materials at low temperatures. The hydrophilic materials (silica gel, gypsum, collagen and polyvinyl alcohol - PVA) were studied with the available functions of Impedance Spectroscopy - dielectric permittivity and electrical impedance. The specific goal of this thesis is to establish the role of hydrogen bonds in the conduction processes observed in confined water and to verify the existence of the supercooled water dynamic crossover at T = -45 ºC (228K). The chosen substances have molecular chains or networks with polar surface groups connected to water molecules through hydrogen bonds. When confined in small geometries, water does not crystallize and can be supercooled bellow its homogeneous nucleation temperature. This allows the indirect investigation of supercooled confined water. The studies of systems involving hydrophilic materials - such as solids, gels and macromolecules - and water, contributes to the development of new materials and to the understanding of living systems. This study demonstrated that the conduction in the confined water occurs through the network formed by hydrogen bonds between water molecules and the chain materials. The impedance spectra of all material exhibits two conduction processes common to all the analyzed samples. While the level of hydration of the samples can influence the process of higher frequencies, the one found in lower frequencies is independent of the amount of water in the samples. The first was associated to bulk water molecules and the second is related to confined water and show the expected dynamic crossover. In addition, the size of the PVA polymeric chain alters the dynamics of water: lower molecular weight polymers are not capable of displaying the supercooled dynamic crossover.

Orientador: Herculano da Silva Martinho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2013.

Orientador: Alexandre Reily Rocha / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados, 2014

El Instituto de Innovación en Minería y Metalurgia IM2 S.A. filial Codelco y la Universidad de Chile participan en esta memoria de titulo, que trata del protocolo y del diseño de la tronadura confinada (sin cara libre) para el acondicionamiento de macizos rocosos que se quieran explotar mediante los métodos de hundimiento (block o panel caving). El protocolo describe las actividades que se deben considerar para realizar el acondicionamiento de manera estándar. El protocolo involucra actividades previas tales como caracterización del macizo, diseño de la tronadura, perforación de pozos, manejo de explosivos y aspectos de seguridad. El diseño contempla, en primer lugar la caracterización del macizo rocoso: estructuras, módulos de Poisson y de Young, velocidad de transmisión de ondas sísmicas, esfuerzos a los que está siendo sometida la roca, RQD, RMR, Q de Barton, etc. Para ello se presenta la mayoría de las fórmulas utilizadas en minería para evaluar y caracterizar los macizos rocosos. También se requiere seleccionar el explosivo, el cual posee una velocidad de detonación característica, el que a su vez conforma una relación única entre ese explosivo y el macizo rocoso, determinando la velocidad de las ondas producidas por la tronadura. Se analizaron varios modelos de ondas producidos por la tronadura, entre ellos los modelos basados en los diagramas de Lagrange, los cuales no son un aporte desde el punto de vista de la ingeniería, ya que posee poco soporte físico y matemático. Por otro lado se estudió la solución cerrada presentada por N. Kouzniak y H. P. Rossmanith para los esfuerzos, la cual no pudo ser implementa en Matlab en forma completa, sólo se logró programar una parte de ella, por lo que queda abierta la posibilidad de continuar con el estudio de este modelo. Finalmente se utilizaron los modelos basados en la ecuación de ondas propuestos por H. P. Rossmanith, los que fueron modelados en el software Comsol, obteniendo buenos resultados, tanto cualitativa como cuantitativamente. Utilizando estos modelos introducidos en Comsol se logró simular la tronadura de un pozo, con las mismas condiciones de una prueba de acondicionamiento realizada por Codelco en la División Andina el año 1999, el cual posee registros de la Velocidad Peak de Partícula, medida con geófonos y representadas en una serie de gráficas. Dado que Comsol permite obtener los resultados que uno necesita, se obtuvieron estas mismas gráficas y se observó el comportamiento del modelo en función de una serie de variables. Con este análisis se logró proponer una serie de factores de ajuste, con un criterio basado en el mínimo error de los datos simulados con respecto a los datos reales. Además se justificaron los supuestos planteados y se discutió su influencia en los resultados, con el objetivo de obtener una mejor simulación de la tronadura. Con los esfuerzos asociados a las ondas de tronadura, su posición en función del tiempo, se puede determinar la distancia entre los pozos. Para tales efectos se propone una distancia mínima de 0,5 [m], que es la zona donde predominan los efectos de los esfuerzos de compresión asociados a la tronadura. Finalmente, se propone como criterio de diseño, aquel lugar geométrico donde la magnitud de los esfuerzos de tracción producidos por el acople de ondas sea mayor o igual al valor de la resistencia a la tracción de la roca, con un cierto factor de seguridad. Esta es una primera aproximación para el diseño de una tronadura confinada.

O propósito deste trabalho é aumentar o conhecimento existente sobre as interações dielétricas da água confinada em materiais hidrofílicos, no regime de baixas temperaturas. Os materiais hidrofílicos (sílica gel, gesso, colágeno e álcool polivinílico - PVA) foram analisados com os recursos disponíveis na técnica de Espectroscopia de Impedância - permissividade dielétrica e impedância elétrica. Como objetivo especifico procurou-se estabelecer experimentalmente o papel das ligações hidrogênio nos processos de condução observados na água confinada e verificar a existência da transição dinâmica da água super-resfriada em T = -45ºC (228K). As substâncias examinadas possuem redes ou cadeias moleculares, com grupos polares superficiais capazes de se ligarem às moléculas de água por meio de ligações hidrogênio. Em espaços restritos de natureza hidrofílica, a água pode ser super-resfriada além do ponto de nucleação homogênea, permanecendo líquida para temperaturas inferiores a 0ºC. O entendimento de sistemas envolvendo materiais hidrofílicos - tais como sólidos, géis e macromoléculas - e a água, contribui para o desenvolvimento de novos materiais e para o entendimento dos sistemas vivos. De acordo com os resultados obtidos a condução dos íons na água confinada se dá por meio da rede formada, via ligações hidrogênio, entre as moléculas de água e a cadeia dos materiais. O espectro elétrico dos materiais estudados exibe dois processos de condução, comuns a todas as substâncias. O primeiro, é influenciado pelo nível de hidratação das amostras e está relacionado as moléculas de água distantes das superfícies. O segundo, é próprio da água confinada e possui tempos de relaxação elétricos com transições observadas em -60ºC (210K) na sílica gel, e -45ºC nos outros materiais. Também constatou-se que o tamanho da cadeia polimérica do PVA altera a dinâmica do confinamento de água: cadeias de menor peso molecular não são capazes de gerar sítios que propiciem o confinamento da água. / This work aims to increase the existing knowledge on the dielectric interactions of water confined in hydrophilic materials at low temperatures. The hydrophilic materials (silica gel, gypsum, collagen and polyvinyl alcohol - PVA) were studied with the available functions of Impedance Spectroscopy - dielectric permittivity and electrical impedance. The specific goal of this thesis is to establish the role of hydrogen bonds in the conduction processes observed in confined water and to verify the existence of the supercooled water dynamic crossover at T = -45 ºC (228K). The chosen substances have molecular chains or networks with polar surface groups connected to water molecules through hydrogen bonds. When confined in small geometries, water does not crystallize and can be supercooled bellow its homogeneous nucleation temperature. This allows the indirect investigation of supercooled confined water. The studies of systems involving hydrophilic materials - such as solids, gels and macromolecules - and water, contributes to the development of new materials and to the understanding of living systems. This study demonstrated that the conduction in the confined water occurs through the network formed by hydrogen bonds between water molecules and the chain materials. The impedance spectra of all material exhibits two conduction processes common to all the analyzed samples. While the level of hydration of the samples can influence the process of higher frequencies, the one found in lower frequencies is independent of the amount of water in the samples. The first was associated to bulk water molecules and the second is related to confined water and show the expected dynamic crossover. In addition, the size of the PVA polymeric chain alters the dynamics of water: lower molecular weight polymers are not capable of displaying the supercooled dynamic crossover.

Filmes de água cobrem a maior parte das superfícies em condições ambientes. O estudo dessas interfaces é crucial em biologia e em ciência dos materiais. No entanto, o completo entendimento da adsorção da água e de suas complexas redes de ligações de hidrogênio ainda não foi alcançado. Somente recentemente possuímos técnicas com a sensibilidade e seletividade para estudar estas superfícies até a última camada atômica. A espectroscopia por geração de soma de frequências (SFG) é uma técnica óptica não linear que fornece o espectro vibracional de moléculas em interfaces, sem contribuição do volume do material. A técnica SFG foi utilizada para estudar a estrutura interfacial das moléculas de água estrutural na face livre (010) do cristal natural gipsita (CaSO4 2H2O) e a adsorção de água na mesma à temperatura ambiente. Os espectros SFG na face livre (010), em atmosfera inerte, apresentaram um arranjo com anisotropia azimutal das moléculas de água estrutural com a presença de grupos OH ligados à superfície e grupos OH livre sem formar ligação de hidrogênio, apontando para fora da superfície. O arranjo anisotrópico das moléculas na face (010) é diferente daquele para as moléculas de água no volume do cristal. A adsorção de água foi estudada em equilíbrio com vapor de água em vários valores de umidade relativa. A água adsorvida na gipsita (010) também apresenta um arranjo anisotrópico, porém, diferentemente da água estrutural na superfície livre do cristal, esta apresenta um menor grau de ordenamento e suprime consideravelmente a presença de grupos OH livre. Os resultados experimentais são analisados em conjunto com simulações por dinâmica molecular ab initio realizadas por colaboradores. As simulações apresentaram boa concordância qualitativa e quantitativa com os resultados experimentais, permitindo fazer a atribuição dos espectros vibracionais experimentais, e fornecendo informações difíceis de se obter dos experimentos, como a distribuição orientacional das moléculas de água na interface e sua dinâmica de difusão espacial. / Water films cover most of surfaces under ambient conditions. The study of these interfaces is crucial in biology and materials science. However, a complete understanding of water adsorption and its complex hydrogen bonding networks has not yet been achieved. Only recently we have techniques with the sensitivity and selectivity to study these surfaces to the last atomic layer. Sum-frequency generation (SFG) is a non-linear optical technique that provides the vibrational spectrum of molecules at interfaces, without contribution from the bulk. This technique was used to study the interfacial structure of neat (010) face of Gypsum (CaSO4 2H2O) single crystals and water adsorption on the (010) face at room temperature. The SFG spectra for the neat Gypsum face (010), in inert atmosphere, presented azimuthally anisotropy arrangement of the structural water molecules with the presence of OH groups bound to the surface and free OH groups pointing out of the surface. The arrangement of water molecules on the face (010) is anisotropic but different from that of the water molecules in the bulk crystal. Water adsorption was studied in equilibrium with water vapor at several values of relative humidity. The adsorbed water also exhibited an anisotropic arrangement, however, unlike the structural water, it presents a lower ordering and the free OH groups are strongly suppressed. The experimental results are analyzed together with ab initio molecular dynamics simulations performed by collaborators. The simulations presented good qualitative and quantitative agreement with the experimental results, elucidating the assignment of the experimental vibrational spectra and yielding information that would be difficult to get from the experiments, such as the orientational distribution of interfacial water molecules and their spatial diffusion dynamics.

Este trabalho apresenta resultados de ensaios de fluência não confinada executados pelo modo convencional e acelerado. Foi possível avaliar alguns parâmetros que influenciam o fenômeno da fluência em geotêxteis não tecidos, e ainda comparar o comportamento de dois geotêxteis ensaiados, um de polipropileno e outro de poliéster. Construíram-se as curvas isócronas dos materiais estudados e as análises das mesmas mostram que os geotêxteis de poliéster sofrem menores reduções de rigidez quando submetidos a carregamentos constantes do que os geotêxteis de polipropileno, os resultados dos ensaios acelerados apresentam-se estaticamente compatíveis com os resultados convencionais, denotando a viabilidade do Stepped Isothermal Method (SIM) como ensaio de caracterização fluência não confinada para geotêxteis não tecidos. / This work presents results of conventional and accelerated unconfined creep tests. Some factors that influence the creep behavior of nonwoven geotextiles are evaluated. The performance of polypropylene and polyester geotextiles is also compared. Isochronous curves show that the polyester geotextiles have a smaller rigidity reduction when compared with the polypropylene geotextiles when submitted to constant loads. The results of the accelerated tests are statistically compatible with the results of conventional tests, indicating that the Stepped Isothermal Method is a feasible approach for characterizing the creep behavior of nonwoven geotextiles.

Orientador: Elaine Maria Cardoso / Resumo: A intensificação da transferência de calor por meio de alterações na morfologia da superfície aquecida vem sendo estudada no meio científico, a fim de suprir a crescente demanda de resfriamento de dispositivos com alta capacidade de processamento e dimensões cada vez menores. O presente trabalho apresenta o estudo experimental do efeito de superfícies nanoestruturadas e do espaçamento do canal de confinamento durante a ebulição em piscina da água deionizada, à temperatura de saturação na pressão atmosférica, sobre o coeficiente de transferência de calor, HTC, e fluxo crítico de calor, CHF. As superfícies nanoestruturadas foram obtidas pelo processo de ebulição do nanofluido de Al2O3-água deionizada em duas diferentes concentrações más-sicas: 0,03 g/l (“baixa” concentração, LC) e 0,3 g/l (“alta” concentração, HC). Foram realizados testes livres, com espaçamento, entre a superfície aquecida e a superfície adiabática, de 30 mm (correspondendo a Bo = 12), e testes sob condições de confinamento, com espaçamento de 1,0 mm (Bo = 0,4). As superfícies de teste foram caracterizadas por meio de medição da rugosidade média (Ra), do ângulo de contato estático (molhabilidade), e imagens MEV. Foi observado um aumento médio de 45% no HTC do teste com superfície lisa nanoestruturada em baixa concentração de nanofluido, em relação à superfície lisa sem deposição. Esse ganho está relacionado com o aumento do número de sítios ativos de nucleação causado pela deposição das nanopartículas sobre a ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The intensification of heat transfer through changes in the heated surface morphology has been studied in the scientific community to meet the increase demand for cooling of devices with high processing power and smaller dimensions. This work presents the experimental study of the effect of nanocoated surfaces and gap size during nucleated boiling of deionized water, in saturation temperature at atmospheric pressure, about heat transfer coefficient, HTC, and critical heat flux, CHF. The pool boiling process of Al2O3-water based nanofluid at two different mass concentrations: 0.03 g/l (“low” concentration, LC) and 0.3 g/l (“high” concentration, HC), produced nanostructured surfaces. Unconfined tests were analyzed, with gap size between the heated surface and the adiabatic surface of 30 mm (corresponding to Bo = 12), and tests under confinement conditions, with gap size of 1.0 mm (Bo = 0.4). The tested surfaces were characterized by means of surface roughness (Ra) measurement, static contact angle (wettability), and SEM images. An average increase of 45% in HTC of the test with nanocoated smooth surface in low nanofluid concentration was observed in relation to smooth surface without deposition. This enhancement is related to the increase in the number of active nucleation sites caused by the nanoparticle’s deposition on the smooth surface. For all tests with rough nanocoated surfaces and nanocoated smooth one with high nanofluid concentration, there was degradation of the HTC ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre