Contributions to the study of porosity in fly ash-based geopolymers. Relationship between degree of reaction, porosity and compressive strength

The main contribution of this paper relates to the development of a systematic study involving a set of parameters which could potentially have an impact on geopolymer properties: curing temperature, type of activating solution, alkali metal in solution, incorporation of slag (Ca source) and type of slag used. The microstructures, degrees of reaction, porosities and compressive strengths of geopolymers have been evaluated. Geopolymers prepared with soluble silicate presented a more compacted and closed structure, a larger amount of gel, lower porosity and greater compressive strength than those prepared with hydroxides. On the other hand, Na-geopolymers were more porous but more resistant than K-geopolymers. Although there is an inverse relation between degree of reaction and porosity, between compressive strength and porosity it is not always inversely proportional and could, in some cases, be masked by changes produced in other influencing parameters.Contribuciones al estudio de la porosidad de geopolímeros basados en cenizas volantes. Relación entre grado de reacción, porosidad y resistencia a compresión. La principal contribución de este documento es el desarrollo de un estudio sistemático implicando una serie de parámetros que podrían afectar a las propiedades de los geopolímeros: temperatura de curado, solución activadora, metal alcalino de la solución, incorporación de escorias (fuente de calcio) y tipo de escorias. Se han evaluado: microestructura, grado de reacción, porosidad y resistencia a compresión. Los geopolímeros preparados con silicatos presentaron un microestructura más densa y compacta, una mayor cantidad del gel geopolimérico, menor porosidad y mejores propiedades mecánicas que los preparados con hidróxidos. Los geopolímeros preparados con sales de sodio fueron más porosos pero más resistentes que los preparados con sales potasio. Aunque existe una relación inversa entre el grado de reacción y la porosidad, en algunos casos, la relación entre resistencia y porosidad es inexistente ya que puede estar enmascarada por cambios producidos por otros parámetros que afecten a la reacción.Ministerio de Ciencia y Tecnología CTM2010-1991

Tratamento de lixiviado de aterro sanitário com carvão ativado obtido de resíduos de café

A set of experiments were carried out in order to establish and evaluate the potential of activated carbon, produced from coffee waste in adsorption process, in the depuration of landfill leachate. Different reagents were studied in the activation of carbon: HCl, HCl + H2O2, H3PO4, H3PO4 + H2O2, all with an impregnation rate of 1:1. The activated carbon that showed the best global results was activated with H3PO4, obtaining a 51.0, 32.8, 66.0, 81.0 and 97.1% elimination of chemical oxygen demand, ammonia, total chlorine, bromine and copper, respectively. This activated carbon has a total pore area of 4.85 m2/g and a median pore diameter of 65.32 micrometers. When different loads of this carbon were placed in a stirrer system in contact with landfill leachate, with the aim of evaluating the effect of the adsorption load and contact time, the concentration of ammonia decreased from the beginning of the adsorption process to the end of it, and the removal of ammonia increased with the increase in the adsorbent load. However, the trend of the amount adsorbed per unit mass decreased with increased dosage. The model Freundlich equilibrium isotherm fits experimental data adequately, giving R2 values of 0.95, 1/n of 0.5183, and a K value of 7.08*10-5 L/g, being favourable for adsorption process.Foi realizada uma série de experimentos para estabelecer e avaliar o potencial de carvão ativado produzido de resíduos de café por meio de um processo de adsorção na depuração do lixiviado de aterro sanitário. Foram estudados diferentes reagentes para a ativação do carvão: HCl, HCl + H2O2, H3PO4, H3PO4 + H2O2, todos com taxa de impregnação de 1:1. O carvão que apresentou os melhores resultados foi ativado com H3PO4, obtendo uma eliminação de 51,0; 32,8; 66,0; 81,0; e 97,1% de demanda química de oxigênio e concentração de amônia, cloro total, bromo e cobre, respetivamente. O referido carvão ativado tem uma área total de poro de 4,85 m2/g e diâmetro médio de poro de 65,32 micrômetros. Com o objetivo de avaliar o efeito da carga de adsorção e do tempo de contato, foram colocadas diferentes cargas desse carvão em um sistema de agitação em contato com o lixiviado de aterro sanitário. Observou-se que a concentração de amônia diminuiu e que sua remoção foi maior à medida que a carga adsorvente aumentava. No entanto, a quantidade adsorvida por unidade de massa diminuiu com o aumento da dosagem. Os dados experimentais adequaram-se corretamente ao modelo de isoterma de Freundlich, obtendo-se valores de R2 de 0,95, 1/n de 0,5183, e um valor de K de 7,08*10-5 L/g, considerados favoráveis para o processo de adsorção.Ministerio de Educación (Chile) 1114021

Propiedades de paneles geopoliméricos basados en ceniza volante y metacaolín bajo ensayos de resistencia al fuego

This paper presents the results of a study about the effect of fire on geopolymer paste composed of fly ashes, metakaolin and sodium silicate. 2 cm thick, 28 cm high and 18 cm wide panels were filled with the paste obtained. After 28 days of curing at 20 °C and 45% of relative humidity, different tests were carried out in the geopolymers: physico-chemical (density, water absorption, porosity), mechanical (flexural and compressive strength), fire resistance and environmental (leaching and radioactivity). The panels manufactured have been compared with other commercial panels in order to determine the recycling possibilities of fly ashes in manufacturing new fire-insulating geopolymers. The panels obtained can be utilized for the production of interior wall materials, with a good physical, mechanical, fire resistant properties without any environmental problem.Este documento presenta los resultados de un estudio sobre el efecto del fuego sobre pastas de geopolímeros compuestas de cenizas volantes, metacaolín y silicato sódico. Con la pasta obtenida se han rellenado paneles de dimensiones 2 cm de espesor, 28 cm de altura y 18 cm de ancho. Tras 28 días de curado a 20 °C y un 45% de humedad relativa, diferentes ensayos fueron realizados en los geopolímeros obtenidos: fisicoquímicos (densidad, absorción de agua, porosidad), mecánicos (resistencia a compresión y a flexión), de resistencia al fuego y medioambientales (lixiviación y radioactividad). Los paneles fabricados han sido comparados con paneles comerciales para determinar las posibilidades de reciclaje de las cenizas volantes para la fabricación de nuevos productos geopoliméricos con propiedades aislantes al fuego. Los paneles obtenidos pueden ser utilizados para la producción de paredes interiores, con buenas propiedades físicas, mecánicas y de resistencia al fuego sin ningún problema medioambiental

Recycling by-products from coal-fired power stations into different construction materials

The present investigation aims to analyse alternative uses of bottom ash and fly ash as part of construction materials for different applications: bottom ashbased ceramic bricks, pozzolanic material in the cement production, waste stabilisation/solidification of an electric arc furnace dust using ash-based geopolymers, and ashbased geopolymers used as hydraulic road binders. Different replacements of natural materials by different fly and/or bottom ashes have been studied in all the cases. This study has analysed various parameters influencing the manufacturing process, with the aim of reducing the energy consumption of these processes, as they have been, for example, the firing temperature of bricks and grind size of bottom ashes in cements. All materials are manufactured in a simple and economical way, in order not to increase the cost of the products, and the final products have been evaluated according to different European standards used in these applications, in order to assess their possible, actual technical feasibility. The results obtained in this study show that even higher ratios of replacement ([40 %) of ashes have properties similar to those commonly used

Mechanical performance of fly ash geopolymeric mortars containing phase change materials

European Union (EU) aims to achieve nearly zero-energy (public) building (NZEB)  by the end of 2018. This very ambitious target would be more easily fulfilled if high- thermal performance materials like phase change materials (PCMs) are to be used.  This paper reports experimental results on the mechanical properties of  geopolymeric mortars containing PCMs at ambient temperature and after exposure  to high temperature. The results show that the inclusion of PCMs is responsible for a  reduction of the mechanical strength of the mortars. Several mixtures showed an  increase in compressive strength after being exposed to high temperatures. Since  PCMs are made of flammable materials, geopolymeric mortars are more advantageous than Portland cement-based mortars for PCM incorporation.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Management and valorisation of wastes through use in producing alkali-activated cement materials

There is a growing global interest in maximising the re-use and recycling of waste, to minimise the environmental impacts associated with waste treatment and disposal. Use of high-volume wastes in the production of blended or novel cements (including alkali-activated cements) is well known as a key pathway by which these wastes can be re-used. This paper presents a critical overview of the urban, agricultural, mining and industrial wastes that have been identified as potential precursors for the production of alkali-activated cement materials, or that can be effectively stabilised/solidified via alkali activation, to assure their safe disposal. The central aim of this review is to elucidate the potential advantages and pitfalls associated with the application of alkali-activation technology to a wide variety of wastes that have been claimed to be suitable for the production of construction materials. A brief overview of the generation and characteristics of each waste is reported, accompanied by identification of opportunities for the use of alkali-activation technology for their valorisation and/or management

Security in personal communications systems. one model of protocol architecture for the interworking of heterogeneous systems

A evolução dos sistemas de comunicação sem fio ou wireless apresentam até agora três gerações em menos de duas décadas. Fazendo parte desta evolução estão os sistemas de telefonia celular e os emergentes Sistemas de Comunicação Pessoal ou PCS (Personal Communications Systems). Este trabalho visa apresentar duas questões importantes na evolução destes sistemas, primeiro a questão da segurança e segundo a questão da interconexão com redes heterogêneas. No trabalho, abordando a questão de segurança, são estudados, analisados e comparados os mecanismos de autenticação e privacidade implementados nos atuais padrões de telefonia celular digital e analógico, como sistemas AMPS (celular analógico americano), USCD (celular digital americano) e GSM (celular digital europeu). São identificadas a vulnerabilidade e os fraudes mais comuns nestes sistemas. Também são analisados as propostas das recentes pesquisas e o state of art em termos de segurança, para os sistemas PCS emergentes. Como conclusão apresentado um quadro comparativo resumindo as principais características de segurança adotados pelos sistemas abordados neste estudo. Uma vez apresentado os aspectos de segurança em forma isolada para cada um dos sistemas acima mencionados, é apresentado a questão segurança no contexto da interconexão com redes heterogêneas. A interconexão com redes heterogêneas é outro problema a ser resolvido na implementação da terceira geração de sistemas wireless, para fornecer o roaming automático e a mobilidade pessoal e de terminal. Neste trabalho são revisados os protocolos de sinalização SS7 (Signaling System Number 7) e MAP (Mobile Application Part), como requisitos importantes na solução da interconexão e interoperabilidade entre as redes fixas atuais com as futuras redes móveis. Como conclusão deste estudo é apresentado a proposta de uma arquitetura de protocolos de sinalização, representando a interconexão de um sistema PCS baseado no padrão J-STD-007, com a rede de telefonia celular IS-95. Esta interconexão é realizada através de uma interface de rede denominada IIF (Interworking and Interoperability Function) usando protocolos de sinalização por canal comum SS7 e MAP. Finalmente são apresentados as conclusões quanto aos objetivos alcançados, e é proposto um trabalho futuro, tomando como base o desenvolvido neste trabalho.The evolution of wireless communications systems has developed into the third generation which is mainly represented by the Telephone Cellular Systems and PCS (Personal Communication systems). This work presents an overview about two importante issues in the evolution of the Wireless Communication Systems: Security and Interworking. Initially we carry out our study on the wireless communication security issue by analyzing and comparing some major authentication features and privacy characteristics implemented in the currently standardized cellular phone systems such as AMPS (American Analog Cellular), USCD (American Digital Cellular) and GSM (Euroupean Digital Cellular). For this end. we tentatively determine how vulnerable to the fraudulent attacks these systems are and what are those frauds commonly occurring in these systems. Also we analyze the state of art and some proposals for security problems in PCS systems found in the literature. We conclude our preliminary study with a table summarizing some principal systems' characteristics in the security issue. Next, we extend our discussion to the case of heterogeneous networks. In fact, the interconnection of heterogeneous networks is another important issue that needs to be deeply investigated in order to develop a rebust third generation of wireless communication systems, special those capable of providing automatic "roaming" and personal as well as terminal mobility. In this work we particularly discuss the protocols employed in the signaling system SS7 ( Signaling Systems Number 7) and MAP ( Mobile Application Part) which are important issues in terms of the interworking and interoperability of wireless and wireline networks. As a conclusion of this discussion, we propose a protocol architecture based on the RM-OSI model relating to the interconnection of a PCS system, J-STD-007, with the IS-95 cellular phone networks. Note that the proposed model uses the signaling systems SS7 and MAP. Finally we present some importante conclusion with respect to the objetives achieved in this work, and propose some future research activities based on this work

Estudio de la estabilización/solidificación de residuos industriales mediante la tecnología de geopolímeros basados en cenizas volantes procedentes de centrales térmicas

En la presente tesis se ha realizado un estudio sobre las posibilidades que ofrecen los geopolímeros basados en cenizas volantes procedentes de la combustión de carbón pulverizado en Centrales Térmicas en su aplicación a la Estabilización/Solidificación (E/S) de residuos industriales que contienen metales pesados y otros elementos peligrosos. La aplicación de la tecnología de la geopolimerización a la E/S de residuos peligrosos es relativamente nueva y ha sido promovida por la amplia variedad de propiedades y características favorables de los geopolímeros, entre ellas su alta resistencia mecánica, resistencia a los ácidos, alta integridad estructural y baja permeabilidad. La primera parte de esta tesis ha ido dirigida a la preparación de geopolímeros usando distintas cenizas volantes. Las cenizas volantes de combustión son unos materiales frecuentemente utilizados como elemento precursor en la síntesis de geopolímeros, ya que poseen propiedades y características similares a las de los aluminosilicatos naturales y tienen buenas propiedades puzolánicas y de reactividad. Las principales cenizas usadas en esta tesis proceden, una de la combustión de carbón pulverizado en la Central Térmica de Los Barrios (Cádiz), y la otra de la Central Térmica de Compostilla (León), en la que el combustible utilizado ha sido carbón y coque de petróleo. Además, se han usado otros componentes activos tales como escorias de alto horno y otras escorias metalúrgicas, para favorecer la reacción de geopolímerización. Como soluciones activadoras se han utilizado silicatos sódico o potásico e hidróxidos sódico o potásico, solos o combinando cada silicato con su respectivo hidróxido. Los geopolímeros se han curado al ambiente en el laboratorio o en horno a 60 ºC. A todos los geopolímeros se les ha medido la resistencia a compresión, la porosidad, el grado de reacción y se les ha realizado un estudio microestructural mediante microscopía de barrido electrónico. En la segunda parte de la tesis se ha estudiado la E/S de dos residuos industriales reales, considerados residuos peligrosos por la normativa vigente. El primero, denominado EAFD, es un polvo que proviene de los sistemas colectores de materia particulada en hornos de arco eléctrico utilizados para la fabricación de aceros al carbono. Los metales peligrosos normalmente presentes en este residuo suelen ser zinc, plomo, cadmio y cromo. El segundo residuo estudiado, denominado APC, procede del sistema de separación mediante filtro de mangas de las partículas presentes en el gas de combustión de una incineradora de residuos sólidos urbanos. Este residuo suele contener elevadas cantidades de cloruros y sulfatos, junto a distintos metales y otros elementos. En relación al proceso de E/S del residuo EAFD en matrices geopoliméricas, en primer lugar se ha estudiado la influencia de distintos componentes y de distintas soluciones activadoras para definir las composiciones de las mezclas. Los sólidos E/S se han curado en distintas condiciones, a temperatura ambiente y a 60ºC, tras lo cual, algunos se han sometido a un proceso de carbonatación acelerada para ver la influencia de dicho fenómeno sobre la E/S de los metales. A otros sólidos se les ha estudiado su evolución con el tiempo, para ver su comportamiento tras el curado. Además, se ha realizado un estudio a mayor escala para ver las diferencias entre las características de los sólidos estabilizados (sólidos E/S) preparados en el laboratorio y los preparados en un equipo de mezcla semi-industrial. Con fines comparativos se han preparado sólidos E/S del residuo usando métodos convencionales con cemento Pórtland ordinario (CPO) y cal. También con fines comparativos y con intención de conocer mejor los mecanismos de estabilización de metales en las matrices geopoliméricas, se ha llevado a cabo un estudio de la E/S de este residuo usando la ceniza de Los Barrios atacada hidrotérmicamente y parcialmente zeolitizada, tanto en mezclas convencionales, como en mezclas geopoliméricas. También se han preparado sólidos E/S geopoliméricos del residuo, utilizando la ceniza volante de la central térmica de Compostilla en lugar de la ceniza de la central de Los Barrios, para analizar las diferencias entre las propiedades mecánicas y lixiviatorias de ambos tipos de sólidos E/S. La eficacia de los procesos de E/S se ha determinado midiendo la resistencia a compresión de los sólidos y realizando un amplio estudio de lixiviabilidad, utilizando los ensayos de lixiviación: UNE-EN 12457-4, USEPA TCLP, NEN 7341, NEN 7345 y GANC. Se ha prestado atención especial a la lixiviación en agua (EN 12457) y la lixiviación ácida (TCLP) de los sólidos E/S de EAFD para los cuatro metales estudiados (Zn, Pb, Cd y Cr) y ambas se han comparado con las de los sólidos E/S homólogos del mismo residuo, cuando éste se estabiliza con aglomerantes convencionales de CPO y cal. En estos casos se ha tratado de relacionar la lixiviabilidad de los sólidos con la alcalinidad de las distintas matrices, recurriendo para ello al ensayo GANC, e intentando extraer conclusiones acerca de la especiación de los metales en las matrices geopoliméricas y de los mecanismos de estabilización de los metales. En este mismo sentido, para aclarar el comportamiento lixiviatorio del cromo se ha realizado un estudio específico de E/S de dicho elemento, añadiendo Cr (VI), por un lado, y Cr (III), por otro, a distintas mezclas geopoliméricas preparadas empleando diferentes activadores alcalinos, la ceniza de Los Barrios y escoria de alto horno o escoria metalúrgica. Finalmente, para estudiar la eficacia de la estabilización del residuo APC en matrices geopoliméricas, se ha realizado un estudio de lixiviabilidad más amplio que el llevado a cabo para EAFD, por los potenciales problemas de impacto de este tipo de residuo. El estudio ha supuesto la determinación en los lixiviados de todos los elementos metálicos y semi-metálicos que aparecen regulados en la Directiva Europea de Vertederos. En general, se ha comprobado que el residuo APC puede ser estabilizado en diferentes matrices geopoliméricas como las que se han empleado para la E/S del residuo EAFD, poniendo de manifiesto la versatilidad de las técnicas de E/S geopoliméricas desarrolladas en el tratamiento de residuos peligrosos con una problemática muy diferente, como el polvo de acería y las cenizas de incineradora de residuos sólidos urbanos. El objetivo principal de esta tesis ha sido el estudio de las propiedades de los cementos geopoliméricos o geopolímeros, en particular aquellos basados en cenizas volantes de la combustión del carbón, y de sus posibles aplicaciones, fundamentalmente en el campo de la Estabilización/Solidificación (E/S) de residuos industriales peligrosos. Los geopolímeros son unos nuevos materiales que en principio, por sus buenas propiedades, tales como por ejemplo su elevada integridad estructural, baja permeabilidad, alta resistencia mecánica y otras, resultan idóneos para el tratamiento de residuos peligrosos que contienen metales pesados, por el importante grado de encapsulamiento de dichos metales que pueden alcanzar. Además de las propiedades anteriores, los geopolímeros pueden aportar también otras características que favorezcan la inmovilización y retención de los metales en el seno de la matriz geopolimérica. El grupo de investigación en el que se inscribe la presente tesis doctoral posee una larga experiencia en el campo de la E/S de residuos peligrosos con metales. Dicha experiencia surge de la utilización de cenizas volantes procedentes de la combustión de carbón pulverizado en centrales térmicas como componente fundamental en mezclas aglomerantes utilizadas para conseguir la estabilización de distintos metales peligrosos. Es de sobra conocida la capacidad de algunas cenizas por sí solas y de otras combinadas con cal o con cemento Pórtland para conseguir, mediante la reacción puzolánica, los objetivos de la E/S, y por ello existen en el mercado muchos sistemas de E/S basados en cenizas que son utilizados con éxito para la estabilización de residuos con metales. En un intento por mejorar el grado de inmovilización de algunos metales pesados y de profundizar en los mecanismos de estabilización de los sistemas de E/S basados en cenizas volantes, el grupo de investigación mencionado ha procedido recientemente a investigar la posible mejora de la ceniza volante en su papel como agente aglomerante en E/S, tras el ataque hidrotérmico alcalino de la ceniza y su conversión parcial en zeolita. Las zeolitas sintéticas obtenidas por esta vía, como sus homólogas naturales, presentan una mayor o menor capacidad de intercambio catiónico y de retención de metales, que depende de la ceniza de partida y de las condiciones del ataque, y por esa razón se pensó en su utilización en el campo de la E/S de residuos con metales. La comparación entre los estabilizados de un mismo residuo empleando como aglomerante la misma ceniza volante, sin atacar y atacada, es decir parcialmente zeolitizada, ha puesto de manifiesto una mejora en la estabilización de algunos metales pesados, como es el caso del Pb, en el caso de la ceniza que ha sufrido el ataque alcalino y la zeolitización parcial. Con estos antecedentes, el paso de las zeolitas a los geopolímeros ha resultado previsible. Como se ha indicado anteriormente, el objetivo principal de esta tesis ha sido el estudio de las posibilidades de las matrices geopoliméricas obtenidas a partir de determinadas cenizas volantes de la combustión del carbón en el campo de la Estabilización/Solidificación (E/S) de residuos industriales que contienen metales peligrosos. Los geopolímeros son unos materiales con muchas propiedades semejantes a las de las zeolitas, y esto es especialmente cierto en aquellos casos en los que un mismo precursor, una ceniza volante, se utiliza, en sistemas reaccionantes diferentes, pero que tienen en común el requerir un ataque alcalino del precursor, para la síntesis de ambos materiales. De hecho, se suele considerar que las principales diferencias entre ambos materiales son debidas al grado de cristalinidad de uno y otro, y por eso, de forma simplificada, se dice que los geopolímeros son la versión amorfa, no cristalina, de las zeolitas. Si se unen las propiedades de encapsulamiento de los geopolímeros a sus posibilidades de retención de metales como consecuencia de la “zeolitización” producida en la reacción geopolimérica, es fácil comprender el amplio rango de posibilidades que se ofrece a los geopolímeros en el campo de la estabilización de residuos industriales. Existen algunos antecedentes sobre la utilización de los geopolímeros en el campo de la E/S de residuos, la mayoría de las veces tratando de estabilizar residuos simulados. En esta tesis se ha estudiado la aplicación de distintos materiales geopoliméricos generados a partir de un residuo producido en ingentes cantidades, como es el caso de las cenizas volantes de la combustión de carbón pulverizado en centrales térmicas (que por esta vía pueden tener también una nueva oportunidad de reciclado), a la E/S de dos residuos industriales reales, dos residuos complejos, que son un buen exponente del problema que se plantea con la estabilización o inmovilización de los residuos que contienen metales peligrosos. Uno de los residuos a estabilizar es un polvo de acería (al que aquí se ha denominado EAFD), un sólido pulverulento procedente del sistema de colección de la materia particulada generada en hornos de arco eléctrico de producción de acero. El polvo de acería contiene una gran variedad de metales pesados, especialmente Zn, Pb, Cr y Cd, algunos de ellos en una proporción apreciable, razón por la que se suele considerar un residuo difícil de estabilizar. Este residuo puede considerarse representativo de los residuos peligrosos producidos por el sector industrial siderometalúrgico. El otro residuo peligroso cuya estabilización también se ha estudiado en esta tesis es una ceniza procedente del sistema de control de las emisiones gaseosas de una incineradora de residuos sólidos urbanos. Las cenizas de incineradora son uno de los importantes problemas a los que tienen que enfrentarse los sistemas de tratamiento térmico de este voluminoso grupo de residuos, actualmente denominados Residuos Domésticos y Comerciales. Cualquier mejora en la gestión de estas cenizas, como la perseguida en esta tesis, redundará en un mayor grado de aceptación social de dichos sistemas de eliminación/valorización. En primer lugar se ha realizado un estudio preliminar sobre las posibilidades de distintas cenizas como precursores para la síntesis de geopolímeros, cubriendo una amplio espectro de cenizas correspondientes a distintos combustibles originales (carbones de distinta procedencia, diferentes clases de biomasa y mezclas de ambos tipos), y distintos procesos térmicos (combustión y gasificación), tras el cual se han seleccionado dos cenizas volantes producidas en grandes cantidades, con unas cualidades adecuadas para ser utilizadas en la fabricación de geopolímeros, que pueden considerarse representativas de las cenizas volantes producidas en las centrales térmicas de carbón españolas. Una de ellas es la ceniza de la central de Los Barrios (Cádiz), originada en la combustión de carbones pulverizados de importación de gran calidad, y la otra, la ceniza de la central de Compostilla (León), obtenida como consecuencia de la co-combustión de carbones nacionales y coque de petróleo. En el estudio de los geopolímeros de las dos cenizas volantes seleccionadas se ha prestado especial interés a la naturaleza de la solución alcalina activadora. Así, se han sintetizado geopolímeros de ambas cenizas empleando distintos sistemas: con silicato soluble (silicatos sódico y potásico), con hidróxidos (sódico y potásico) y combinaciones de silicato sódico con hidróxido sódico y silicato potásico con hidróxido potásico, para aumentar, respectivamente, las proporciones Na/Si y K/Si en las soluciones activadoras. Además, se han ensayado otros aditivos frecuentemente utilizados en la síntesis de geopolímeros, tales como escorias de alto horno y escorias metalúrgicas. También se ha estudiado la repercusión de las condiciones de curado sobre las propiedades de los materiales, habiéndose definido dos condiciones de curado: curado a temperatura ambiente y curado en una estufa a 60 ºC. Otro factor que puede influir de forma significativa en la síntesis de geopolímeros y establecer diferencias entre unos precursores y otros es el tamaño de partícula del precursor, por esa razón se ha estudiado la influencia de la granulometría de la ceniza volante sobre las características de sus geopolímeros, empleando para ello distintas fracciones de una misma ceniza volante. El grado de éxito alcanzado en la síntesis de los geopolímeros se ha juzgado por las características de los productos curados, fundamentalmente por el valor de su resistencia a comprensión. Además, se ha medido la porosidad total y la distribución de tamaños de poro de los sólidos geopoliméricos y se ha intentado correlacionar dichas magnitudes con la resistencia a compresión de los sólidos. Para la estabilización/solidificación del polvo de acería, se han preparado distintas mezclas geopoliméricas empleando como precursor y componente principal la ceniza volante de Los Barrios, activada con las soluciones en base silicato soluble o hidróxido descritas anteriormente, usando además otros constituyentes tales como caolín, metacaolín, escorias de alto horno y escorias metalúrgicas, para ver la repercusión de los mismos en el proceso de E/S. Con el mismo fin, se han estudiado además tres condiciones de curado de los sólidos E/S: a temperatura ambiente en el laboratorio, en horno a 60 ºC y en cámara saturada de humedad. Los sólidos se han sometido al ensayo de resistencia a compresión y a distintos ensayos normalizados de lixiviación (UNE-EN 12457-4, TCLP, NEN 7341, NEN 7345 y GANC), en un estudio completo de dicho fenómeno, para así poder evaluar mejor la eficacia alcanzada en la inmovilización de los cuatro metales estudiados: Zn, Pb, Cr y Cd. Con fines comparativos se han preparado también sólidos E/S del mismo residuo siderúrgico, pero usando aglomerantes hidráulicos convencionales, como el cemento Pórtland ordinario y la cal. Para completar el estudio de la E/S del polvo de acería en matrices geopoliméricas de la ceniza de Los Barrios, tras la experimentación realizada a escala de laboratorio se ha llevado a cabo un desarrollo del proceso a mayor escala, en el que se ha ensayado una composición seleccionada en los estudios previos de laboratorio, con la idea de avanzar en el camino hacia la definición de una planta industrial de E/S basada en geopolímeros de cenizas volantes. En este apartado se ha tratado de definir una secuencia óptima de mezcla de los distintos componentes y estudiar la influencia de otras variables con gran repercusión en el proceso de mezcla a mayor escala, como el tiempo, y la intensidad y velocidad de mezclado. Las estabilizaciones de Zn, Pb y Cd suelen mostrar una fuerte dependencia de la alcalinidad de la mezcla, cuando se emplean sistemas E/S tradicionales, sin embargo, el Cr muestra un comportamiento bastante diferente. Con el fin de contribuir a aclarar el mecanismo de estabilización del cromo en las matrices geopoliméricas estudiadas, se ha llevado a cabo un estudio de E/S realizado a residuos simulados con cromo en sus dos formas habituales, las formas trivalente y hexavalente, en diferentes matrices, lo que ha implicado la determinación de algunas características redox y ácido-base existentes en la matriz del estabilizado. Finalmente, también se han preparado sólidos estabilizados del polvo de acería, usando las mismas composiciones geopoliméricas ensayadas con la ceniza volante de Los Barrios, sustituyéndola por la ceniza de la Central Térmica de Compostilla, para ver la influencia de la naturaleza de la ceniza sobre la estabilización del residuo. Tras el estudio de la E/S del polvo de acería realizado usando distintos geopolímeros basados en la ceniza volante de Los Barrios, y teniendo en cuenta los antecedentes antes comentados sobre el uso de las cenizas zeolitizadas como agentes de E/S, se ha procedido a realizar un estudio de estabilización en un sistema similar al anterior, misma ceniza de Los Barrios y mismo residuo siderúrgico, empleando la ceniza sometida previamente a un ataque hidrotérmico alcalino, con vistas a provocar la zeolitización de la ceniza. El objetivo perseguido con este pretratamiento ha sido la mejora del proceso de inmovilización, lo que se podrá juzgar al comparar las dos variantes estudiadas (ceniza atacada y sin atacar). Una cuestión relevante en el campo de la E/S de residuos se refiere a la evolución con el tiempo de los sólidos E/S. Frecuentemente, el grado de eficacia alcanzado por un proceso de E/S se determina tras 28 días de curado de los estabilizados mediante ensayos de resistencia mecánica de los mismos, de manera que los sólidos tienen que alcanzar una mínima resistencia a compresión, y mediante ensayos de lixiviación, con los que se mide el grado de inmovilización de los componentes peligrosos de un residuo, comprobando el cumplimiento de unos límites de concentración de dichos componentes en el lixiviado. Sin embargo, con el paso del tiempo y en función de las condiciones ambientales a las que hayan sido expuestos, los sólidos E/S sufren una serie de transformaciones que, en algunos casos, pueden alterar significativamente (mejorando o empeorando) sus propiedades mecánicas y/o lixiviatorias. Por ello, a los sólidos E/S preparados en esta tesis se les ha realizado un estudio de la evolución con el tiempo, midiendo los parámetros antes mencionados en dos tiempos determinados, a los 28 días de curado y a los 18 meses. Dentro de este mismo tipo de cuestiones, a algunos sólidos E/S seleccionados se les ha realizado un ensayo de carbonatación acelerada para ver si este proceso que sufren lentamente en el medio natural los sólidos E/S una vez depositados en su lugar de destino final, puede afectar, positiva o negativamente, a las características mecánicas y a la capacidad de retención de los metales en una matriz geopolimérica. Por último, se ha estudiado la estabilización/solidificación del otro residuo peligroso seleccionado, una ceniza procedente del sistema de control de la polución de una incineradora de residuos sólidos urbanos. El residuo se ha estabilizado utilizando también distintos sistemas basados en las cenizas volantes de la central térmica de Los Barrios, llevándose a cabo con el mismo un estudio en paralelo al efectuado con el polvo de acería, aunque de menor extensión. Con dicho estudio se ha pretendido comprobar las posibilidades de la geopolimerización en su aplicación a la E/S de otro residuo bastante diferente al polvo de acería, de manera que, en lugar de un estudio centrado en la estabilización de los cuatro metales peligrosos principalmente presentes en el EAFD, como son Zn, Pb, Cr y Cd, se ha llevado a cabo un estudio más amplio de los potenciales problemas medioambientales de las cenizas de incineradora, haciendo especial énfasis en algunos metales y semimetales presentes en pequeña proporción en el residuo, como As, Mo, Sb o Se, pero con grandes dificultades para ser retenidos en cualquier sistema de E/S. En resumen, con la Tesis que aquí se presenta se ha pretendido aportar soluciones que mejoren la gestión actual de determinados residuos industriales y realizar una contribución relevante a la mejora de la calidad medioambiental en general, ya que en la misma algunos materiales residuales, como la ceniza volante procedente de la combustión de carbón pulverizado en centrales térmicas, además de ser reutilizados y dejar

Security in personal communications systems. one model of protocol architecture for the interworking of heterogeneous systems

A evolução dos sistemas de comunicação sem fio ou wireless apresentam até agora três gerações em menos de duas décadas. Fazendo parte desta evolução estão os sistemas de telefonia celular e os emergentes Sistemas de Comunicação Pessoal ou PCS (Personal Communications Systems). Este trabalho visa apresentar duas questões importantes na evolução destes sistemas, primeiro a questão da segurança e segundo a questão da interconexão com redes heterogêneas. No trabalho, abordando a questão de segurança, são estudados, analisados e comparados os mecanismos de autenticação e privacidade implementados nos atuais padrões de telefonia celular digital e analógico, como sistemas AMPS (celular analógico americano), USCD (celular digital americano) e GSM (celular digital europeu). São identificadas a vulnerabilidade e os fraudes mais comuns nestes sistemas. Também são analisados as propostas das recentes pesquisas e o state of art em termos de segurança, para os sistemas PCS emergentes. Como conclusão apresentado um quadro comparativo resumindo as principais características de segurança adotados pelos sistemas abordados neste estudo. Uma vez apresentado os aspectos de segurança em forma isolada para cada um dos sistemas acima mencionados, é apresentado a questão segurança no contexto da interconexão com redes heterogêneas. A interconexão com redes heterogêneas é outro problema a ser resolvido na implementação da terceira geração de sistemas wireless, para fornecer o roaming automático e a mobilidade pessoal e de terminal. Neste trabalho são revisados os protocolos de sinalização SS7 (Signaling System Number 7) e MAP (Mobile Application Part), como requisitos importantes na solução da interconexão e interoperabilidade entre as redes fixas atuais com as futuras redes móveis. Como conclusão deste estudo é apresentado a proposta de uma arquitetura de protocolos de sinalização, representando a interconexão de um sistema PCS baseado no padrão J-STD-007, com a rede de telefonia celular IS-95. Esta interconexão é realizada através de uma interface de rede denominada IIF (Interworking and Interoperability Function) usando protocolos de sinalização por canal comum SS7 e MAP. Finalmente são apresentados as conclusões quanto aos objetivos alcançados, e é proposto um trabalho futuro, tomando como base o desenvolvido neste trabalho.The evolution of wireless communications systems has developed into the third generation which is mainly represented by the Telephone Cellular Systems and PCS (Personal Communication systems). This work presents an overview about two importante issues in the evolution of the Wireless Communication Systems: Security and Interworking. Initially we carry out our study on the wireless communication security issue by analyzing and comparing some major authentication features and privacy characteristics implemented in the currently standardized cellular phone systems such as AMPS (American Analog Cellular), USCD (American Digital Cellular) and GSM (Euroupean Digital Cellular). For this end. we tentatively determine how vulnerable to the fraudulent attacks these systems are and what are those frauds commonly occurring in these systems. Also we analyze the state of art and some proposals for security problems in PCS systems found in the literature. We conclude our preliminary study with a table summarizing some principal systems' characteristics in the security issue. Next, we extend our discussion to the case of heterogeneous networks. In fact, the interconnection of heterogeneous networks is another important issue that needs to be deeply investigated in order to develop a rebust third generation of wireless communication systems, special those capable of providing automatic "roaming" and personal as well as terminal mobility. In this work we particularly discuss the protocols employed in the signaling system SS7 ( Signaling Systems Number 7) and MAP ( Mobile Application Part) which are important issues in terms of the interworking and interoperability of wireless and wireline networks. As a conclusion of this discussion, we propose a protocol architecture based on the RM-OSI model relating to the interconnection of a PCS system, J-STD-007, with the IS-95 cellular phone networks. Note that the proposed model uses the signaling systems SS7 and MAP. Finally we present some importante conclusion with respect to the objetives achieved in this work, and propose some future research activities based on this work