Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-09-18T15:26:45Z No. of bitstreams: 2 Dissertação Danilo G Batista 2013_ Final.pdf: 14272139 bytes, checksum: 1046108060b4c8d18c18e82aa11daf9d (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-09-18T15:41:57Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação Danilo G Batista 2013_ Final.pdf: 14272139 bytes, checksum: 1046108060b4c8d18c18e82aa11daf9d (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-18T15:41:57Z (GMT). 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One of the main purposes is to have a clearer understanding of the changes in sulfide minerals occurring in aggregates and verify their influence on concrete durability as well as check the conditions and characteristics that maximize or not the synergy of such pathology. Along with that, another purpose is to study the possibility of the AAR occurring in the same structures. To this end, an investigation of concrete structures extracted from five Brazilian hydroelectric plants, namely Corumbá HPP, Marechal Mascarenhas de Moraes HPP, Paulo Afonso II HPP, Paulo Afonso IV HPP and Moxotó HPP, was conducted. In addition to the concretes, a study of the rocky material and aggregates surrounding the plants that were of the same origin as the aggregates in the concretes was also performed. A thorough visual inspection was made in the field of some concrete structures selected from the HPPs , with the subsequent extraction of concrete cores in spots that were more prone to the incidence of some chemical reaction. The concrete core samples were initially inspected in the laboratory to check for possible visible anomalies on their surfaces, and were subsequently subjected to laboratory tests to determine the mechanical properties such as compressive strength and elasticity modulus. Chemical and microstructural analyses of the concrete were then carried out, in addition to the reconstitution of the mix design and determination of their pH. The concrete were also underwent internal inspections before the microstructural analyses, and the last were scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray spectrometry (EDS) and X-ray diffraction (XRD) in order to diagnose deterioration. Aggregates extracted from concrete cores along with the rocky material of the same origin were also subjected to chemical and mineralogical analyses. The concrete from Corumbá HPP was found to be sound, but in the concretes from the other HPPs it was proved the incidence of AAR and sulfate attack simultaneously, and in some cases, with evidences that the attack by sulfates results from the oxidation of sulfide minerals in the aggregates. / Durante muito tempo as partículas de agregados foram consideradas inertes; entretanto, atualmente esse conceito foi banido. Reações expansivas decorrente da oxidação de minerais sulfetos presentes em agregados e da reação álcali-agregado (RAA) são exemplos de interações químicas potenciais que os agregados podem experimentar quando presentes no concreto, dependendo do meio circundante. A presente pesquisa aborda a investigação de concretos de UHEs com foco na deterioração por reações com os agregados no que tange ao ataque por sulfatos, devido à oxidação de minerais sulfetos, bem como à RAA. Objetiva-se avançar no entendimento do fenômeno de alteração de minerais sulfetos presentes em agregados e verificar a sua influência sobre a durabilidade de concretos, além de verificar as condições e características que maximizam ou não a sinergia desta patologia. Conjuntamente, pretende-se também estudar, nas mesmas estruturas, a possibilidade de ocorrência da RAA. Para tanto, procedeu-se com uma investigação de concretos extraídos de estruturas pertencentes a cinco usinas hidrelétricas brasileiras, a saber: UHE Corumbá, UHE Marechal Mascarenhas de Moraes, UHE Paulo Afonso II, UHE Paulo Afonso IV e UHE Moxotó. Além dos concretos, procedeu-se também com um estudo do material rochoso e dos agregados do entorno das usinas, de mesma origem que os agregados dos concretos. Inicialmente foi realizada criteriosa inspeção visual em campo de algumas estruturas de concreto selecionadas das UHEs, com posterior extração de testemunhos em locais com maior propensão da incidência de alguma reação química. Os testemunhos de concreto foram inicialmente inspecionados em laboratório para a verificação de possíveis anomalias visíveis em suas superfícies, sendo posteriormente submetidos a ensaios laboratoriais para a determinação das propriedades mecânicas de resistência à compressão e módulo de elasticidade. Foram, na sequência, realizadas análises químicas e microestruturais dos concretos, além da reconstituição de traço e obtenção do pH. Os concretos também foram submetidos a inspeções internas antes das análises microestruturais, sendo estas últimas a microscopia eletrônica de varredura com espectrometria por energia dispersiva de raios X (EDS) e a difração de raios X (DRX), ambas com o objetivo de diagnosticar deterioração. Os agregados extraídos dos concretos juntamente com o material rochoso de mesma origem também foram submetidos a análises químicas e mineralógicas. Pelos resultados, verificou-se boa integridade dos concretos da UHE Corumbá, porém para as demais usinas, constatou-se nos concretos a incidência de RAA, além de ataque por sulfatos, tendo alguns dos concretos das demais usinas indícios de que o ataque por sulfatos é decorrente da oxidação de minerais sulfetos presentes nos agregados.

La cantidad de residuos se ha incrementado con el paso del tiempo, siendo actualmente una amenaza grave para el medio ambiente; tal es el caso del vidrio plano, el cual genera cantidades considerables de merma poco reutilizables en su producción. Esto ha generado que sus residuos reciban una mayor atención por las autoridades e investigadores a nivel global en los últimos años, proponiéndose usos respetuosos que contribuyan hacia un entorno más sostenible. Este estudio profundiza en la utilización del residuo de vidrio plano para la reducción de su merma y lo propone como una solución en la elaboración de un concreto ecológico, al ser incluido de forma pulverizada como adición en el concreto. Para ello, se hicieron diferentes diseños de mezcla con porcentajes variables de vidrio plano pulverizado, realizándose comparaciones con respecto a un concreto patrón para identificar su efecto en las propiedades del concreto; evaluándose los ensayos de asentamiento, resistencia a la compresión y resistencia a la compresión en condiciones de ataque por sulfatos. Los resultados muestran que la adición de vidrio plano pulverizado contribuye a la mejora del asentamiento, la resistencia a la compresión y la resistencia a la compresión en condiciones de ataque por sulfatos; y también, presenta un ahorro económico con respecto al concreto patrón. / The amount of waste has increased over time, currently being a serious threat to the environment. Such is the case of flat glass, which generates considerable quantities of waste that are not reusable in the production. This has generated that its residues receive a greater attention by the authorities and researchers to global level in the last years, proposing respectful uses that contribute towards a more sustainable surroundings. This study deepens in the use of the flat glass waste to reduce its shrinkage and proposes it as a solution in the elaboration of an ecological concrete. For this, different mixing designs were made with varying percentages of flat sprayed glass, making comparisons with respect to a concrete pattern to identify its effect on concrete properties; evaluated by slump tests, compressive strength and compressive strength in sulfate attack conditions. The results show that, the addition of pulverized flat glass contributes to the improvement of slump, compressive strength and compressive strength under sulphate attack conditions; and it presents an economic saving with respect to the reference concrete. / Trabajo de investigación

[pt] A decomposição de sulfatos vem ganhando notoriedade pela sua capacidade de geração limpa de H2 através dos ciclos termoquímicos. O entendimento do mecanismo de decomposição é relevante para futuros planejamentos em aplicações industriais. Além disso, a modelagem desses processos permite obter informações acerca da energia requerida para que os mesmos ocorram. Dentre os diferentes sistemas de reações de decomposição, observa-se que alguns deles são mais complexos do que outros, envolvendo a presença de fases intermediárias e múltiplas reações consecutivas ou simultâneas. Portanto, o presente trabalho se propõe a desenvolver uma metodologia para a modelagem da decomposição térmica de sistemas reacionais com diferentes níveis de complexidade: sulfato de alumínio, alúmen de potássio, mistura de sulfatos de alumínio e potássio, sulfato de zinco e sulfato de ferro (II). Os experimentos foram realizados utilizando análise termogravimétrica (TG) para ter o entendimento dos diferentes estágios de decomposição, utilizando os dados obtidos na etapa de modelagem. O modelo envolveu o uso de um conjunto de equações diferenciais para representar cada uma das reações que ocorrem na decomposição. A estimação dos parâmetros cinéticos feita pelo método de otimização por enxame de partículas. Os resultados indicaram que sistemas envolvendo a decomposição do sulfato de alumínio são catalisados na presença de sulfato de potássio. No caso do zinco, a dessulfatação do sulfato anidro ocorre em duas etapas, com a presença de um oxissulfato como uma fase intermediária. O sulfato de ferro (II) também apresenta uma decomposição complexa ao passar pela fase de sulfato de ferro (III) antes de ser completamento convertido em hematita. Todas as modelagens mostraram excelente ajuste aos dados experimentais, com R2 acima de 0.98 em todos os casos. / [en] The interest over of the decomposition of sulfates has increased due to its capacity of generating clean H2 through the thermochemical cycles. Understanding the decomposition mechanism is relevant to future industrial design and applications. Moreover, the modeling of these processes gives the information needed to know how much energy is required for the occurrence of the reactions. Among the different reaction systems, it is observed a range of complexity, with the presence of intermediate phases, and multiple consecutive or simultaneous reactions. Therefore, the present work proposed to develop a modeling methodology for the thermal decomposition of sulfates systems with different complexity levels: aluminum sulfate, potassium alum, mixture of aluminum sulfate and potassium sulfate, zinc sulfate, and iron (II) sulfate. The experiments were performed using thermogravimetric analysis (TGA) to understand the decomposition stages and use the data in the modeling step. The developed model consisted of a system of differential equations to describe every reaction taking place in the decomposition. The kinetic parameters estimation was made by using particle swarm optimization. The results indicate that potassium sulfate catalyzes the decomposition of aluminum sulfate. In the case of zinc, the desulfation of anhydrous zinc sulfate occurs in two stages, with the presence zinc oxysulfate as an intermediate phase. Iron (II) sulfate also shows a complex decomposition system, as it first decomposes into iron (III) sulfate before it is completely converted into hematite. All the modeling results displayed an excellent agreement with the experimental data, with R2 values above 0.98 for all cases.

Un problema común en las paredes del primer piso es la presencia constante de eflorescencias, que es un desperdicio de sal polvoriento, frecuentemente blanco como la tiza. Esto sucede cuando un ambiente húmedo (suelo sulfatado) disuelve las sales de calcio del concreto y migran a la superficie por capilaridad. Ahora bien, un fenómeno como este podría ser fatal para la construcción, debido a la degradación del material y también para la salud humana. Hoy en día, la gente repara estas apariciones blancas, pero tienden a reaparecer. Por ello, el cemento MS se utiliza para evitar que esto ocurra, pero para ambientes muy agresivos los aditivos son la mejor opción, salvo por su precio. Es por ello que en esta investigación se produjeron y analizaron cilindros de concreto y vigas de mortero de 2 diseños. Estaban compuestos por agregado fino y grueso, cemento MS y emulsión asfáltica (aditivo bituminoso) al 0%, 10%, 20% y 30% del peso del cemento. Ensayos como la resistencia a la compresión, absorción capilar y la exposición acelerada a sulfatos fueron fundamentales para probar la viabilidad de la propuesta, es decir, la cantidad óptima de emulsión. Además, se concluyó que las muestras con 10% y 20% de emulsión asfáltica pueden ser funcionales para fines estructurales (cimentaciones) y no estructurales (recubrimientos), debido a la resistencia a la compresión alcanzada y en comparación con las tradicionales tiene mejor defensa contra los sulfatos. / A common issue on the first-floor walls is the constant presence of efflorescence which is a dusty salt waste, frequently white like chalk. This happens when a humid environment (sulfated soil) dissolves calcium salts of concrete and migrate to the surface by capillarity. Now, a phenomenon like this could be fatal for the construction due to material demotion and also for human health. Nowadays, people repair these white things but they tend to reappear. There for, MS cement is used to prevent this to occur, but for highly aggressive environments additives are the best option, except for its price. That is why in this research, concrete cylinders and mortar beams of 2 designs were produced and analyzed. They were made up of fine and coarse aggregate, MS cement and asphalt emulsion (bituminous additive) of 0%, 10%, 20% and 30% by weight of the cement. Experiments like compressive strength and accelerated exposure to sulfates were fundamental to prove the viability of the proposal, ergo the optimum amount of emulsion. Furthermore, it was concluded that samples with 10% and 20% of asphalt emulsion can be functional for structural (foundations) and non-structural (overlays) purposes because of the reached compressive strength and compared to traditional ones it has better defense against sulfates.

OBJETIVOS: Avaliar o efeito de sulfato de glicosamina e sulfato de condroitina sobre a nocicepção e o dano da cartilagem articular em um modelo de osteoartrite experimental em ratos. MÉTODOS: Osteoartrite (OA) foi induzida em ratos Wistar machos por transecção do ligamento cruzado anterior (TLCA) do joelho direito. Um grupo falso-operado (SHAM) foi utilizado como controle. Animais OA foram tratados v.o. desde 7 dias antes, até o sacrifício, 70 dias após a TLCA, com sulfato de glicosamina 500 mg/kg (Glu), a combinação sulfato de glicosamina 500 mg/kg e sulfato de condroitina 400 mg/kg (GluChon), ou salina (OANT). Um grupo controle positivo recebeu meloxicam 6 mg/kg s.c. A dor articular foi avaliada pelo teste de incapacitação articular para ratos. Os animais foram sacrificados em diferentes períodos (7,14,28 e 70 dias) após a TLCA. A gravidade das lesões histopatológicas foi graduada nos fêmures após coloração por H&E e azul de toluidina através do escore da OARSI. A quantidade de glicosaminoglicanos (GAGs) extraídos da cartilagem articular dos côndilos femorais foi medida após eletroforese em gel de agarose. O tamanho molecular dos GAGs foi medido após eletroforese em gel de poliacrilamida. A liberação de NO no líquido sinovial foi medida 7 dias após TLCA. RESULTADOS: GluChon reduziu significativamente a dor articular nesse modelo (p<0,01). Glu também reduziu a dor articular, mas não se alcançou significância estatística. Os animais OA apresentaram um aumento significativo dos GAGs na cartilagem articular aos 70 dias após TLCA (77,68±3,38 µg/mg) quando comparados aos animais SHAM (53,46±4,58 µg/mg). O tamanho molecular dos GAGs foi significativamente maior nos animais OA que nos animais SHAM 70 dias após a cirurgia (p<0,01). GluChon preveniu tanto o aumento da quantidade de GAGs (54,42±5,39 µg/mg), quanto de seu tamanho molecular (p<0,05), e estes resultados acompanharam-se de melhora significativa da lesão histopatológica (p<0,05). Os resultados obtidos com Glu foram semelhantes, porém menos evidentes, e não alcançaram significância estatística. Glu aumentou significativamente a quantidade de NO na cavidade articular 7 dias após a TLCA. CONCLUSÕES: GluChon foi antinociceptivo e reduziu significativamente a incapacitação articular. A lesão da cartilagem articular no modelo de TLCA em ratos se acompanha de aumento da concentração e do tamanho molecular dos GAGs, e o tratamento com GluChon previne essas alterações e reduz o dano histopatológico. GluChon foi mais eficaz do que Glu tanto na redução da dor quanto da lesão da cartilagem articular, sugerindo benefício da combinação sobre o uso isolado de sulfato de glicosamina. / OBJECTIVES: Evaluate the antinociceptive and chondroprotective effects of glucosamine sulfate and chondroitin sulfate. METHODS: Male Wistar rats underwent anterior cruciate ligament transection (ACLT) or sham operation of the right knee. Animals were treated p.o. with glucosamine sulfate (Glu) 500 mg/kg, the combination of glucosamine sulfate 500 mg/kg and chondroitin sulfate 400 mg/kg (GluChon), or saline, since 7 days prior to surgery until the sacrifice 70 days after ACLT. A positive control group received meloxicam 6 mg/kg s.c. for antinociceptive evaluation comparisons. Joint pain was evaluated with rat incapacitation test. Animals were sacrificed 7,14,28 or 70 days after ACLT. The severity of histopathologic lesions was evaluated on femoral condyles after hematoxylin-eosin or toluidine blue staining with OARSI grading and staging system. Cartilage extracted glycosaminoglycans (GAGs) concentration was assessed after agarose gel electrophoresis. GAGs\' molecular weight was evaluated after polyacrylamide gel electrophoresis. NO release in synovial fluids was assessed 7 days after ACLT. RESULTS: GluChon reduced joint pain (p<0.01). Glu also reduced joint pain, but results did not reach statistical significance. A significant increase in articular cartilage\'s GAGs concentration was observed in OA animals (77.68±3.38 µg/mg) as compared to sham (53.46±4.58 µg/mg). OA animals also had significantly higher molecular weight GAGs than sham (p<0.01). GluChon prevented both GAG concentration and molecular weight elevations in OA animals, and that was associated with significant less cartilage damage assessed by histopathologic examination (p<0.05). Glu effects were less evident, and did not reach statistical significance. Glu was associated with significant higher concentrations of NO in synovial fluid. CONCLUSIONS: GluChon was antinociceptive on the ACLT model in rats. Articular cartilage damage was associated with increased amounts of GAG with higher molecular weight, and the prevention of these alterations with GluChon treatment was associated with less histopathologic damage. GluChon was more efficient than Glu for both pain and articular cartilage damage reduction, suggesting that combined treatment is better than glucosamine sulfate alone.

OBJETIVOS: Avaliar o efeito de sulfato de glicosamina e sulfato de condroitina sobre a nocicepção e o dano da cartilagem articular em um modelo de osteoartrite experimental em ratos. MÉTODOS: Osteoartrite (OA) foi induzida em ratos Wistar machos por transecção do ligamento cruzado anterior (TLCA) do joelho direito. Um grupo falso-operado (SHAM) foi utilizado como controle. Animais OA foram tratados v.o. desde 7 dias antes, até o sacrifício, 70 dias após a TLCA, com sulfato de glicosamina 500 mg/kg (Glu), a combinação sulfato de glicosamina 500 mg/kg e sulfato de condroitina 400 mg/kg (GluChon), ou salina (OANT). Um grupo controle positivo recebeu meloxicam 6 mg/kg s.c. A dor articular foi avaliada pelo teste de incapacitação articular para ratos. Os animais foram sacrificados em diferentes períodos (7,14,28 e 70 dias) após a TLCA. A gravidade das lesões histopatológicas foi graduada nos fêmures após coloração por H&E e azul de toluidina através do escore da OARSI. A quantidade de glicosaminoglicanos (GAGs) extraídos da cartilagem articular dos côndilos femorais foi medida após eletroforese em gel de agarose. O tamanho molecular dos GAGs foi medido após eletroforese em gel de poliacrilamida. A liberação de NO no líquido sinovial foi medida 7 dias após TLCA. RESULTADOS: GluChon reduziu significativamente a dor articular nesse modelo (p<0,01). Glu também reduziu a dor articular, mas não se alcançou significância estatística. Os animais OA apresentaram um aumento significativo dos GAGs na cartilagem articular aos 70 dias após TLCA (77,68±3,38 µg/mg) quando comparados aos animais SHAM (53,46±4,58 µg/mg). O tamanho molecular dos GAGs foi significativamente maior nos animais OA que nos animais SHAM 70 dias após a cirurgia (p<0,01). GluChon preveniu tanto o aumento da quantidade de GAGs (54,42±5,39 µg/mg), quanto de seu tamanho molecular (p<0,05), e estes resultados acompanharam-se de melhora significativa da lesão histopatológica (p<0,05). Os resultados obtidos com Glu foram semelhantes, porém menos evidentes, e não alcançaram significância estatística. Glu aumentou significativamente a quantidade de NO na cavidade articular 7 dias após a TLCA. CONCLUSÕES: GluChon foi antinociceptivo e reduziu significativamente a incapacitação articular. A lesão da cartilagem articular no modelo de TLCA em ratos se acompanha de aumento da concentração e do tamanho molecular dos GAGs, e o tratamento com GluChon previne essas alterações e reduz o dano histopatológico. GluChon foi mais eficaz do que Glu tanto na redução da dor quanto da lesão da cartilagem articular, sugerindo benefício da combinação sobre o uso isolado de sulfato de glicosamina. / OBJECTIVES: Evaluate the antinociceptive and chondroprotective effects of glucosamine sulfate and chondroitin sulfate. METHODS: Male Wistar rats underwent anterior cruciate ligament transection (ACLT) or sham operation of the right knee. Animals were treated p.o. with glucosamine sulfate (Glu) 500 mg/kg, the combination of glucosamine sulfate 500 mg/kg and chondroitin sulfate 400 mg/kg (GluChon), or saline, since 7 days prior to surgery until the sacrifice 70 days after ACLT. A positive control group received meloxicam 6 mg/kg s.c. for antinociceptive evaluation comparisons. Joint pain was evaluated with rat incapacitation test. Animals were sacrificed 7,14,28 or 70 days after ACLT. The severity of histopathologic lesions was evaluated on femoral condyles after hematoxylin-eosin or toluidine blue staining with OARSI grading and staging system. Cartilage extracted glycosaminoglycans (GAGs) concentration was assessed after agarose gel electrophoresis. GAGs\' molecular weight was evaluated after polyacrylamide gel electrophoresis. NO release in synovial fluids was assessed 7 days after ACLT. RESULTS: GluChon reduced joint pain (p<0.01). Glu also reduced joint pain, but results did not reach statistical significance. A significant increase in articular cartilage\'s GAGs concentration was observed in OA animals (77.68±3.38 µg/mg) as compared to sham (53.46±4.58 µg/mg). OA animals also had significantly higher molecular weight GAGs than sham (p<0.01). GluChon prevented both GAG concentration and molecular weight elevations in OA animals, and that was associated with significant less cartilage damage assessed by histopathologic examination (p<0.05). Glu effects were less evident, and did not reach statistical significance. Glu was associated with significant higher concentrations of NO in synovial fluid. CONCLUSIONS: GluChon was antinociceptive on the ACLT model in rats. Articular cartilage damage was associated with increased amounts of GAG with higher molecular weight, and the prevention of these alterations with GluChon treatment was associated with less histopathologic damage. GluChon was more efficient than Glu for both pain and articular cartilage damage reduction, suggesting that combined treatment is better than glucosamine sulfate alone.

El deterioro de las estructuras de concreto debido al ataque de agentes externos, es una de las problemáticas con más énfasis en el rubro de la construcción, ya que afecta directamente las propiedades de la infraestructura, dando como resultado la reducción de vida útil. Por otro lado, tenemos el incremento de construcciones cerca al litoral marítimo, sin embargo, surge la problemática de presencia de eflorescencia, desprendimiento, corrosión o manchas en el concreto, por el ataque de sulfatos presente en el agua de mar, en el suelo, y en la humedad. A lo largo de los años se ha propuestos productos como adiciones en la composición del cemento o productos no permeables para aplicar al concreto, con el fin de minimizar el impacto. Para la presente investigación se estudia la efectividad del polvo de ladrillo, como reemplazo parcial del cemento, mediante los ensayos de resistencia a la compresión, trabajabilidad en estado fresco, volumen de contenido de vacíos y permeabilidad. Se realizó pruebas con cuatro diferentes proporciones de reemplazo como es 5%, 15%, 25% y 30%, para una resistencia de f´c 300 kg/cm2. De acuerdo a los resultados, se concluyó que la muestra con reemplazo parcial de polvo de ladrillo de arcilla en 25%, demuestran resultados óptimos como mayor resistencia, además de un bajo volumen de contenido de vacíos y una permeabilidad baja. Asimismo, muestra una reducción económica de fabricación por m3 de 8.72%, en comparación a la muestra convencional. / The deterioration of concrete structures due to the attack of external agents, is one of the problems with more emphasis in the construction sector, since it directly affects the properties of the infrastructure, resulting in a reduction in useful life. On the other hand, we have the increase in constructions close to the sea coast, however, the problem of efflorescence, detachment, corrosion or stains on the concrete arises, due to the attack of sulphates present in seawater, in the soil, and in the humidity. Over the years, products such as additions in the cement composition or non-permeable products have been proposed to apply to concrete, in order to minimize the impact. For the present investigation, the effectiveness of brick dust is studied as a partial replacement for cement, through tests of compressive strength, workability in a fresh state, void content volume and permeability. Tests were carried out with four different replacement proportions such as 5%, 15%, 25% and 30%, for a resistance of f'c 300 kg / cm2. According to the results, it was concluded that the samples with partial replacement of clay brick dust in 25% demonstrate optimal results such as greater resistance, in addition to a low volume of voids content and a low permeability. Likewise, it shows an economic reduction in manufacturing of m3 of 8.72%, compared to the conventional sample. / Tesis