MODELACION MATEMATICA DE FIBRAS NATURALES
UN PREAMBULO PARA SU APLICACIÓN TECNOLOGICA
Dr Arturo Cueto-Hernandez, (2) Dr. Rodolfo Radillo, (2) Dr Carlos Anguis (2) y
(2) Dra. Luz Garcia Serrano
(2)IPN

TEXTILES
MATERIALES PARA LAS OTROS
DIF. ENERGIA
NANOFIBRAS MEDICINA
MICROFIBRAS ING CIVIL
FISICA
COMPOSITOS POLIMERICOS
MICRO MESO NO
NANO CONDUCTORE
S DIFUSORES
POLIMERICOS FILTROS EN
NANOCONDUCTO CONDUCTORES BASE DE
RES DE CORRIENTE FIBRAS
ELECTRONICOS ELECTRICA
NATURALES

ESTUDIO TEORICO
CAMBIOS ESTRUCTURALES
modelación
PRODUCCION
SINTESIS CARACTERIZACION

 DIFERENTES
PROPIEDADES

LA INVESTIGACION
 Residuos
sólidos
EN LA VIDA COTIDIANA
 Farmacéutica
 Soporte catalítico
 Recubiertos con
compuestos
específicos

NECESIDADES INTERNACIONALES EN C & T
VINCULADO A MATRIALES COMPOSITOS

Transición de sistemas de energía
Descarbonización
H/C
Madera 1/3 1/10
S. XIX
Carbón 1/2
Petróleo 2/1
S. XX
Hidrógeno

ALMACENAMIENTO DEL HIDROGENO *
materiales metal-orgánicos capaces de

ESTRUCTURAS
POLÍMEROS
ESPECIALES

Utilización de energías renovables: biogás
Biomasa
Digestión anaerobia Gasificación
Biogás
Desgasificación de vertederos
Biometanización de residuos
- de ganadería intensiva
Aprovechamiento - agroindustriales Emisión a la
energético - residuos urbanos atmósfera
- lodos
Depuradora para la digestión de lodos.
Sagunto

RUTAS SINTETICAS MAS COMUNES

Estudio global de materiales teórico y experimental
•Nano, micro
y mesoporosos
SÍNTESIS
• soportados
CARACTERIZACIÓN MODIFICACIÓN
EVALUACIÓN y validación del modelo

 Composito de ZSM5 Cordierita
 isoestructural
 HIDROTERMAL
 BAJA TEMPERATURA
 MODIFICACIÓN .

RELACION ENTRE LAS ESTRUCTURAS
ZSM5- Pt
MZCM Pt
SEMILLA
mcm
Nuevos material con nanodispersión metálica

CH 3
CH 3
(CH ) NBr
2 15 25% CTAB
CH 3

FORMACIÓN DE CRISTALES
LÍQUIDOS
LIOTROPÍA
+agua +agua +agua
+agua
-agua -agua -agua
-agua
Solución C. l. cúbico C. l. hexagonal C. l. lamelar
Solución
micelar
TERMOTROPÍA
Sólido C.l. esméctico C.l. nemático C. l. Líquido

TENSOACTIVO
O
+ -
=
CH 3(CH )2 CH (CH ) N3 O S
14 2 CH 3
CTAT
=
O
+
No polar Polar
CH 3(CH ) 10 CH
2 CH
3
2
+ - DDAB
N Br
CH 3(CH ) 10
2 CH 2 CH 3
No polar Polar

CH3 - Br
CH 3 (CH2 ) N +CH - CH=CH 2
11
CH3 2
L1
85 I
T ( C)
65 L1 + H 1
o
L1
S
45 H1
L
V C
25
40 50 60 70 80 90 100
C surf(wt%)

Bromuro de
dodecildimetilalilamonio
C= 87%
T = 25 °C
T = 75 °C
Cristales líquidos hexagonales

Cristales líquidos lamelares
Bromuro de
didodecildimetilamonio
C= 60%
C= 80%

Bromuro de
cetildimetiletilmetacrilatoamonio
T = 30 °C C=70%
T = 40 °C
T = 50 °C

Mechanism of Sphere vs. Fiber Self-
Assembly in scCO2
Hexamer Structure
Ti6O4(OBun)8(
Ti6O6(OPri)6(OAc)6, Ac)8,
hexaprismane rutilane shape
shape Sui; Rizkalla; Charpentier. J. Phys. Chem. B (2006).
Sui; Charpentier, Rizkalla, Jennings, Acta. Cryst. E. (2006).

STRAIN SWEEP CTAB/WATER/TEOS SYSTEM
EFFECT OF THE TIME PREPARATION
100
25 wt% CTAB
T= 30 °C
,
Módulo (Pa)
& ,, ,
,, , ,,,
, ,,
,,
,& ,,
&&&&
&& &&&& ,,
,,
10 &
& &&
& , , G'
,,
&&&&
&
& & G"
&&
1
0.1 1 10 100 1000
%
1000 1000
25 wt% CTAB TIME = 2 MONTHS 25 wt% CTAB
T= 30 °C T= 30 °C
TEOS/CTAB=0.303
Módulo (Pa)
TEOS/CTAB=0.303
Módulo (Pa)
,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, G' G'
,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
100 100
& && & & & & & & & &
& & & & & & & &
&& &&&&&&&&&&&&&&&
& &
& G" & G"
10
10
1 10 100 1000
1 10 100 1000
%
%

FREQUENCY SWEEP CTAB/WATER/TEOS
SYSTEM
EFFECT OF TEOS/CTAB RELATION
10000 10000
'
1000 ' &&&
&&&
G'
''''' &&&&&&
& &&&&
&&&&&
Módulo (Pa)
&
&,&&,
&'
,
1000
, ,
,&, & ' , , , , , , , , ,G"
,,,,,,,
(Pa.s)
& ''
' ,, ,,'
100 '
& , ''
''
, '
'' 100
'
10 25 wt% CTAB '
'
, '
T= 30 °C '
'
'
TEOS/CTAT= 1.0 '
'
1 ' 10
0.1 1 10 100 1000
(rad/s)
1000 1000
1000 100
& G'
&& ,
&
&&,
&&,, ,,
,, && ,
&
&&
& ,, , G" ,,&
,,&
& ,,
& , , &&
, &
&,,, ,
,,
, 100 , &
' ,&
,& ,,, &
,&
,& , &
Módulo (Pa)
100 ' ' ' ' ' ' ' ' ' , 100 ' , &
Módulo (Pa)
' ,''&'
, ' ,
''''''''', '''' &
&' '' ,'
' ''
&'''
(Pa.s)
, ,
, & ''
(Pa.s)
, & '' 10
, ,, & ''
, & & '' , & ''
, '' ,, & '' 10
'' , , &
, & G" & ''
,, & '' 1 &
10 , '' 10 &
& ' &
&
& & 25 wt% CTAB &&
&
& & & G' 25 wt% CTAB
& 0.1 &
T= 30 °C T= 30 °C
TEOS/CTAT= 0.455
1 1 TEOS/CTAT= 0.303
0.01 1
0.1 1 10 100 1000
0.1 1 10 100 1000
(rad/s)
(rad/s)

NMR SPECTRA OF THE
CTAT/WATER/TEOS SYSTEM
30 wt% CTAT
TEOS/CTAT =0
TEOS/CTAT =0.5
7.8 7.6 7.4 7.2 7.0 ppm

STRAIN SWEEP CTAT/WATER/TEOS SYSTEM:
EFFECT OF TEOS/CTAT RELATION
100 100
10% CTAT
T= 30 °C
TEOS/ CTAT =1.33
Módulo (Pa)
,
G' , ,
& ,
, ,,,,,,,,
, ,,,,,,,,,
& ,, ,
10 10
& &
G" & & &&&&&&
&&&&&&
&&& &
& &
&
&
1 1
0.1 1 10 100 1000
%

FREQUENCY SWEEP CTAT/WATER/TEOS SYSTEM:
EFFECT OF CTAT CONCENTRATION
AND TEOS/CTAT RELATION

DEPENDENCE OF R WITH TEOS/CTAT
RELATION
10


 wt% CTAT
1 
 
 
  

(s )

   3
0.1 
R
   
 
  15
0.01 
  30
0.001
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
n TEOS /n CTAT

REFLEXIONES

PREGUNTA
¿MATEMATICAS APLICADAS
=
OPTIMIZACION DE RECURSOS?

Difusión del n-pentano en la cavidad de la zeolita

Difusión del metano en la cavidad de la zeolita. a) El metano lleva
una velocidad inicial de 130, b) la velocidad es de 100, c) la
velocidad es de 70 y d) la velocidad es de 63 (miliAngstroms/fs).

Energías para la difusión del metano cuando no pasa
a través del anillo
0
0 100 200 300 400 500 600
-20
Relative Energy(kcal/mol)
-40
vel6.3
vel6
-60
vel5
-80
-100
-120
vel4
-140
Time(fs)

Difusión de la molécula de isobuteno en un anillo de zeolita

Difusión del benceno en la cavidad de la zeolita

Difusión del etileno en la cavidad de la zeolita

Representación de los valores de la energía para la interacción
de los hidrocarburos con el anillo de la zeolita a una velocidad
de 63 miliAngstroms/fs
100
Time (fs)
0
0 100 200 300 400 500 600
Relative Energy (kcal/mol)
ethylene methane
-100
n-pentane
-200
isobutene
-300
-400
benzene
-500

Representación de los valores de la distribución de
carga para la interacción del n-pentano con el anillo
de la zeolita a una velocidad de 63
0
(miliAngstroms/fs) Time(fs)
0 100 200 300 400 500 600
-0.1
Mulliken Population Charge(e)
-0.2
-0.3
-0.4 c51
-0.5 c50
-0.6
c54
-0.7
-0.8
-0.9

Bond distances around of acid site Mulliken atomic charge distribution
H-beta Li-beta Na-beta Cs-beta H-beta Li-beta Na-beta Cs-beta
Al 0.8000 1.2700 1.2160 1.1570
Al-O4 1.76 1.83 1.82 1.76
O3 -0.8264 -0.9500 -0.9790 -0.9190
O3-Al 1.97 1.85 1.84 1.76 Ion 0.6700 0.6030 0.8020 0.8220
O3-Ion 1.00 1.85 2.20 2.92 O4 -0.6415 -0.9440 -0.9630 -0.9100
O4-Ion 2.24 1.89 2.27 3.00 H15 0.4600 -0.1680 -0.1660 0.2160
FIGURE 2
0 10 20 30 40 50 60
-2.22
-2.72
Energy (HOMO-LUMO)
-3.22
-3.72
-4.22
-4.72
-5.22
-5.72
-6.22
Atomic Number

O
O
OEt
H B
Et
+ O CN + H 2O
H CN
FIGURE 3
40
35
30 120
Yield (% weight)
25 60
20 30
15 120
18
Zβ-Cs
10 60
120
Zβ-Na
5 30 60
120
Zβ-Li
18 30 60
18 30
18 Zβ-H
0 0
0 20 40 60 80 100 120 140
Time (minutes)

O
O
OEt
H B
Et
+ O + H 2O
H
FIGURE 4
20
18
16
14
Yield(% w eight)
12
10
Zβ-Cs
8
6
Zβ-Na
4 Zβ-Li
2
Zβ-H
0
0 50 1 00 1 50 200 250 300 350 400
Time (minutes)

O
O O
OEt
H B
+ E tO OEt + H 2O
H
O
OEt
20
FIGURE 5
18
16
Yield (% w eight)
14
12
10
Zβ-Cs
8
6
Zβ-Na
4
Zβ-Li
Zβ-H
2
0
0 1 00 200 300 400 500
Time (minutes)

 Analisis de la penca del agave salmiana

ESTADOS DONDE SE PRODUCE AGAVE

Analisis en el microscopio
Agave tequilana
Agave salmiana

RESULTADOS DE LAS DETERMINACIONES QUIMICAS
(ANALISIS BROMATOLOGICO)
Filtro solo a
Filtro con Cantidad
Nombre peso Muestra Promedio Desviación
muestra obtenida
Prueba constante (g) % Estandar
(g) (g)
(g)
19.127 0.714 19.232 14.706
Ceniza 37.419 0.936 37.553 14.316 14.56 0.21
28.608 1.072 28.765 14.646
Extracto 77.160 3.106 77.491 10.657
10.76 0.15
etereo 88.501 3.176 88.846 10.863
40.262 2.034 40.908 31.760
fibra cruda 31.02 1.04
37.488 2.004 38.095 30.289
25.596 1.001 25.967 37.063
Lignina 29.813 1.005 30.190 37.512 38.01 1.27
25.686 1.009 26.084 39.445
29.335 1.069 30.192 80.168
Celulosa 29.515 1.070 30.333 76.449 78.59 1.92
29.797 1.051 30.629 79.163
77.070
Humedad 76.360 78.33 2.82
81.560
1.461
Nitrogeno 1.826 1.67 0.19
1.716
NOTA: Falto hacer la corrección de ceniza, porque el contenido de fibra cruda es mayor del 8% (I need more leaf)

Ti-Zr Binary Nanostructure
Ti:Zr =9:1, 5000 psig, Temp =60 C
Lower concentration (0.036m/l) Higher concentration (0.14m/l)

MAQUINAS CIRCULARES
 MÁQUINA CIRCULAR DE UNA FONTURA

MAQUINAS CIRCULARES
 MÁQUINA CIRCULAR DE UNA FONTURA

MAQUINAS CIRCULARES
 FONTURAS EN FORMA CIRCULAR
 EXISTEN DIFERENTES DIÁMETROS
 LA TELA QUE SE OBTIENE ES EN FORMA DE
TUBO
 LA CARA EXTERIOR DEL TUBO DEL TEJIDO ES
EL LADO DERECHO Y EL REVÉS EL LADO
INTERIOR DEL TUBO
 LA GALGA, ES EL NÚMERO DE AGUJAS EN UNA
PULGADA INGLESA (2.54 CM)
N
G
D

MAQUINAS CIRCULARES
 CLASIFICACIÓN
CILINDRO
GRAN
DIÁMETRO CILINDRO
CILINDRO Y FIJO
PLATO
CILINDRO CILINDRO
PEQUEÑO GIRATORIO
DIÁMETRO
CILINDRO Y
PLATO

Abs
num de onda
PLM FTIR
h
dq/d t
tie mpo
WAXS
DSC
h
TURBIDIMETRÍA ppm
RMN