El estudio muestra la existencia de tres estados en el comportamiento en fatiga de la poliamida reforzada con fibra de vidrio corta su rotura.En el estado I se genera deformación por fluencia transitoria, lo que conlleva disipación de energía en el material que aumenta su temperatura. Si el incremento térmico se estabiliza el materialsoporta un número ilimitado de ciclos. Si aumenta la temperatura, la deformación del material alcanza un valor para el que se produce la transición al estado II.En el estado II el material se deforma a velocidad constante. Se inician fenómenos de crazing o pseudo-fisuración en el material, con cierta capacidad portante de carga. El proceso conduce a una inestabilidad final cuando la deformación del material alcanza el valor para el que sucede la transición al estado III.En el estado III se produce la inestabilidad local en el material que antecede a su rotura. Se debe a que el desarrollo de los crazes produce un crecimiento acelerado de la deformación del material y se obtiene su rotura tras un número de ciclos bajo. / The work shows the existence of three states in the fatigue behaviour of short fibre-glass reinforced polyamide up to the moment of failure. In the state I creep transient deformation processes are produced. If temperature, associated to the dynamic process, stabilises, the material is able to withstand an unlimited number of cycles. On the other hand, if temperature grows continuously the material takes a critical strain for which a transition to the state II is reached. This new state shows a constant material´s deformation rate and a homogeneous nucleation of crazing phenomena. The hysteresis energy per cycle grows in a constant way and the material´s temperature increases. These conditions lead to the final instability that starts when the material´s deformation reaches a new critical value for which a second transition to the state III takes place. Under these circumstances local instabilities precede material´s final fracture. This is due to the quantity of crazes and their sizes, which are important enough to origin high concentration of mechanical effects to produce a material´s accelerated growth deformation to obtain its fracture.

La tesis está dirigida a ingenieros y a investigadores, ambos relacionados con el problema de fatiga. En ella, se desarrolla un modelo general de fatiga para el análisis estadístico del campo de Wöhler, aplicable a cualquier tipo de historia de cargas. El modelo permite además la evaluación del daño acumulado para posterior predicción probabilística de la vida a fatiga de elementos mecánicos y estructurales. En la tesis se presenta la deducción del modelo basada en la consideración de una condición necesaria de compatibilidad en el campo S-N y consiguiente aplicación de la teoría de ecuaciones funcionales. A continuación, se discute el sentido físico de los parámetros resultantes así como sus restricciones y propiedades. Por último, se procede a una validación del modelo mediante un extenso programa experimental con amplitud constante para diferentes combinaciones de tensiones máxima y mínima. Asimismo se incluye una sinopsis de la tesis en español y un estado del arte relativo a los modelos relacionados con la fatiga de materiales. / This doctoral thesis is addressed to practical engineers and researchers, both related to fatigue materials problems. In it, doctoral thesis, a general fatigue model is developed for the statistical analysis of the Wöhler field for any type of loading histories. Additionally, the model allows a damage accumulation assessment to be performed for ulterior probabilistic prediction of the fatigue life of mechanical and structural elements. First of all, the derivation of the model is presented based on the consideration of the necessary condition of the compatibility condition in the S.N field followed by the application of the functional equations theory. The physical meaning of the resulting model parameters, the model restrictions and the model properties are also analyzed. Finally, a model validation is performed based on a large experimental program with constant amplitude tests. Furthermore, a synopsis in Spanish and a complete state of the art about fatigue of materials are presented

Durante los últimos años se han implantado sistemas de calidad que controlan los procesos y el material en la empresa; en este sentido las empresas recicladoras ya han impuesto la misma filosofía de calidad, al igual que en los materiales vírgenes, de tal modo que las empresas recuperadoras con un mínimo de proyección futura ya expenden los materiales con determinada certificación. Por el contrario, no existen datos que den a entender que las empresas recuperadoras apliquen la misma filosofía sobre los residuos que recuperan. En el presente trabajo se ha plateado el análisis de las diferentes variables que intervienen en el proceso de recuperación de los residuos estirénicos procedentes del sector envase; diferenciando las variables que dependen del propio material de las variables consecuencia del proceso de recuperación. Tras la identificación de estas se analizan por separado haciendo uso de diversas técnicas de análisis, tales como calorimetría diferencial de barrido (DSC), espectroscopia infrarroja (FTIR), análisis termogravimétrico (TGA), y cromatografía de gases - espectroscopia de masas (GC-MS) con el fin de conocer que variaciones sufre el poliestireno frente a ciertas condiciones, bien sea de temperatura o bien sea por la acción de agentes externos (radiación UV); además de estudiar el comportamiento del HIPS en presencia de bajos contenidos de impurezas (PP). El estudio realizado sobre el poliestireno de alto impacto ha permitido conocer la influencia de las diferentes variables sobre el comportamiento mecánico, térmico, ; así como las diversas herramientas válidas para la observación de dichas variaciones. Estos estudios han sentado las bases para poder establecer los pasos a seguir para realizar el control de calidad en la recepción del material en la planta de recuperación, y sobre el material final obtenido. De este modo será posible con mayor facilidad la expedición de un certificado de calidad sobre el poliestireno de alto impacto recuperado. / Parres García, FJ. (2005). Investigación de las variables limitantes en la recuperación de los residuos de poliestireno procedentes del sector envase [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1852

El uso de materiales reforzados con fibra larga de vidrio ha evolucionado de manera creciente en los últimos años. Este hecho ha provocado que se necesite conocer el comportamiento de determinadas características mecánicas del mismo y que por lo tanto se busque una evaluación del comportamiento del mismo. El análisis de imágenes se muestra como una forma válida y eficaz en la determinación de la orientación de fibras. Por ello se ha diseñado una metodología basada en una metodología optimizada de algoritmos se consigue identificar, aislar y medir la orientación de las fibras de refuerzo en materiales compuestos. Acompañado de una técnica simple de preparación de muestras, podemos establecer un sistema de análisis efectivo. Esta metodología se ha aplicado en diversos procesos de transformación en los que habitualmente están implicados los refuerzos de fibra de vidrio en composites. Fundamentalmente se analiza el proceso de inyección, aunque no se olvidan procesos de compresión y rtm. Posteriormente se realiza el análisis del error en el que se incurre en la implementación del sistema. / Ferrándiz Bou, S. (2007). Aplicación del análisis de imágenes a la determinación de la orientación de fibra larga de vidrio en diferentes condiciones de proceso [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1855

El uso de determinados materiales procedentes de residuos puede plantear diferentes problemas a la hora de un procesado óptimo. Uno de los problemas más usuales que podemos encontrar es que tengamos un residuo de cierta calidad pero cuya viscosidad no sea la adecuada al proceso en el que se pretende utilizar. Para modificar o adecuar esta viscosidad podemos adicionar un porcentaje de otra materia plástica de manera que la mezcla resultante sea la adecuada. En el presente trabajo se ha estudiado la influencia que la viscosidad ejerce en la incompatibilidad de residuos de materiales plásticos durante el proceso de reciclado. Para ello se han planteado tres sistemas de mezclas que se corresponden con problemas reales encontrados en la industria. En el primer sistema de mezclas estudiado, formado por dos materiales compatibles y de similar viscosidad, se han aplicado los modelos existentes para predecir las propiedades de la mezcla. Para la predicción del comportamiento en proceso, se ha desarrollado un método que nos permite conocer los parámetros reológicos de la mezcla a partir de los parámetros reológicos de los materiales que la integran. En el segundo sistema, se ha abordado la incompatibilidad de proceso, con el objetivo de ver hasta que punto se puede modificar la viscosidad de una poliolefina sin complicar en exceso su transformación, estudiando la relación entre las propiedades finales de la mezcla y la disminución de viscosidad conseguida. Finalmente se ha estudiado el sistema de mezclas más desfavorable, dónde además de tener materiales con diferente viscosidad, éstos presentan una incompatibilidad debida a su propia naturaleza. Un caso industrial que representa este sistema es el que se da en los residuos de PET, los cuales están contaminados con restos de PE procedentes de los tapones. En este caso se ha determinado la influencia del PE en el proceso de inyección del PET, y como éste afecta a las propiedades finales de la mezcla. / Navarro Vidal, R. (2008). Influencia de la viscosidad en la incompatibilidad de mezclas de residuos de materiales plásticos en el proceso de reciclado [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/4121

En los últimos años, son numerosas las iniciativas de investigación dirigidas hacia la mejora de las propiedades adhesivas en materiales poliméricos. En el sector de automoción es muy importante que los films poliméricos puedan ser unidos entre sí a materiales de distinta naturaleza. El principal problema asociado al uso de estos materiales es que son substratos con baja energía superficial y precisan un tratamiento superficial para aumentar la mojabilidad de sus superficies y obtener unas buenas uniones adhesivas, un buen tintado y la aplicación de recubrimientos y lamiados duraderos. En el caso de la adhesión, el objetivo de los tratamientos superficiales es el incremento de la afinidad entre la superficie de los adherentes y la superficie de los adhesivos. De esta forma se logra optimizar el rendimiento de las uniones adhesivas para la obtención de substratos con buenas propiedades adhesivas, condición indispensable para conseguir laminados con aplicaciones técnicas. En este trabajo se pretende mejorar la humectabilidad de los films poliméricos de LDPE a través del tratamiento de plasma por descarga de corona, para la obtención de laminados con espumas de polietileno mediante procesos de laminación con adhesivos "Hot-Melt" con aplicaciones técnicas para el sector de automoción. La mejora de la humectabilidad se ha evaluado a través del estudio de los ángulos de contacto con diferentes líquidos de medida en función de las potencias de trabajo utilizadas. La caracterización de la activación superficial como consecuencia del tratamiento se realiza a través de la espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier con Reflectancia Total Atenuada (FTIR-ATR) y la espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS) que permiten identificar los fenómenos de funcionalización de la superficie. De forma paralela, se identifica y cuantifica el fenómeno de abrasión asociado a la agresividad del tratamiento sobre la superficie del film polimérico por medio de la microscopía electrónica de barrido (SEM) y la microscopía de fuerza atómica (AFM). De forma complementaria se determina la homogeneidad del tratamiento en función de la amplitud y del tiempo (reproducibilidad). Además, las muestras tratadas con plasma se someten a un proceso de envejecimiento para estimar la durabilidad del tratamiento. / Pascual Payá, M. (2011). Investigación sobre la mejora de la humectabilidad de films poliméricos de polietileno de baja densidad (LDPE) mediante plasma por descarga corona. Optimización de laminados con espumas de polietileno mediante procesos de laminación con adhesivos Hot-Melt para aplicaciones técnicas en el sector de automoción [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/11297

Los materiales compuestos de matriz polimérica representan una interesante alternativa para el diseño de equipamiento y aplicaciones estructurales. Las atractivas propiedades de polímeros termoestables reforzados con fibras de vidrio han despertado gran interés al tratarse de materiales con precio competitivo, buenas características mecánicas, excelente relación resistencia-peso, buen comportamiento frente a la corrosión y reducido mantenimiento. Actualmente, se encuentran presentes en sectores tan exigentes como el aerospacial; el transporte aéreo, terrestre y naval; ocio y deporte de alta competición. El sector de la ingeniería civil ha mostrado un creciente interés por este tipo de materiales, para estructuras primarias, restauración y como material de refuerzo del hormigón. En la industria química encontramos estos materiales en contacto prolongado con medios químicos en: tuberías, canalizaciones, depósitos de almacenamiento, etc. Por tanto, cuestiones relativas al comportamiento en servicio, durabilidad del material y determinación de los mecanismos responsables de su degradación y deterioro en servicio, constituyen los objetivos de esta investigación. En esta tesis se emplearon resinas de poliéster ortoftálico y viniléster de bisfenol A, reforzadas con fibra de vidrio tipo E con tres diferentes disposiciones, obteniendo los compuestos mediante un proceso de laminación manual. Se evaluó el efecto de la degradación mediante su inmersión en cuatro medios de diferente naturaleza: agua, solución salina, hidróxido sódico e hipoclorito sódico, llevando a cabo el estudio para tiempos largos y reales de exposición sin recurrir a ensayos acelerados, de forma que simulara el comportamiento real en servicio del material. La evaluación de su comportamiento mecánico es una de las prioridades en cualquiera de sus numerosas aplicaciones, por ello, la resistencia química del compuesto se convierte en una característica crítica en aplicaciones que requieran un contacto directo y prolongado con estos medios. Para el análisis de su comportamiento frente a la degradación se realizó la caracterización del comportamiento mecánico a flexión, tracción, impacto y dureza. Se determinó la variación de masa con el tiempo de exposición. Se efectuó un análisis de la morfología de su fractura mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y se emplearon técnicas de análisis térmico como MDSC y TGA, para el análisis de los mecanismos implicados junto al estudio superficial de los compuestos en las diferentes etapas de la investigación. La respuesta mecánica con el tiempo de inmersión, permite proponer un modelo predictivo del comportamiento mecánico de acuerdo a un modelo exponencial decreciente, con excelentes niveles de correlación. Estableciendo que la degradación más severa se produce por inmersión en disoluciones de pH más elevado, alcalinas, y donde los mecanismos de hidrólisis de los grupos éster de las cadenas de la resina, la lixiviación de pequeños fragmentos solubles, el ataque a la fibra de refuerzo y el deterioro de la unión en la interfase son los responsables de que la disolución acuosa de NaOH sea la más agresiva de todas las investigadas. / Sahuquillo Navarro, O. (2012). Estudio de la degradación de materiales compuestos base poliéster reforzados con fibra de vidrio en medios neutros y alcalinos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/15191

Los carburos cementados son materiales atractivos para muchas aplicaciones industriales debido a una combinación de propiedades mecánicas y físicas, estabilidad química y a su excelente resistencia al desgaste. Los carburos cementados ultrafinos y nanocristalinos están recibiendo una atención especial debido a su aplicación en el desarrollo de materiales para la industria electrónica y automotriz. La resistencia al desgaste de estos materiales experimenta un notable incremento cuando se reduce el tamaño de grano. La reducción en el tamaño de grano puede obtenerse por la adición de pequeñas cantidades de inhibidores de crecimiento de grano (especialmente Cr3C2 y/o VC), la selección del proceso y las condiciones de sinterización. En esta tesis se evalúa el comportamiento a fricción y desgaste por deslizamiento en seco de carburos cementados obtenidos de mezclas ultrafinas y nanocristalinas de WC-12%pesoCo con adición de VC y Cr3C2 como inhibidores de crecimiento de grano. Estas mezclas fueron consolidadas mediante sinterización convencional en vacío y sinterización por chispa de plasma. Los ensayos de desgaste por deslizamiento en seco se desarrollaron en un tribómetro con configuración bola sobre disco utilizando bolas de WC-6Co y AISI 5210 como contramateriales. Para los ensayos se utilizó como carga de contacto 40N y 60N, distancia de deslizamiento de 2000m y 10000m, velocidad de deslizamiento de 0.1m/s, condiciones medioambientales controladas. Los resultados obtenidos han mostrado que los carburos cementados nanoestructurados presentan una mayor resistencia al desgaste por deslizamiento en seco que los grados ultrafinos o submicrométricos. La adición de inhibidores de crecimiento de grano a la mezcla comercial se ha confirmado como una vía efectiva para incrementar la resistencia al desgaste, especialmente cuando las proporciones son hasta un 1% peso y se utiliza VC como afinador. La naturaleza elástica o plástica de las asperezas en contacto se ha manifestado en las diferencias encontradas en el coeficiente de fricción entre los materiales obtenidos de polvos ultrafinos y nanométricos. La sinterización por chispa de plasma, SPS, (y las condiciones de sinterización) resultó ser el método de sinterización con el que se obtienen las mejores propiedades tribológicas en condiciones de desgaste severo. Los parámetros de sinterización empleados para el método tradicional, Vacío, no resultaron adecuados cuando las proporciones de inhibidores exceden el 1%peso. El estudio de las micrografías de las huellas de desgaste por medio de MEB, EC MEB, EDX, reveló la coexistencia de varios mecanismos de desgaste que contribuyen al deterioro del material. Esto se ha relacionado con las propiedades microestructurales y mecánicas de los carburos cementados, con la naturaleza del contramaterial y con el método de procesado. Finalmente, se ha demostrado que ejerce más influencia en la resistencia al desgaste de los carburos cementados finos un buen control microestructural que solo el incremento de la dureza o reducción en el tamaño de grano. / Espinosa Fernández, L. (2013). Influencia de inhibidores de crecimiento de grano en el comportamiento tribológico de carburos cementados WC-Co a partir de polvos nanométricos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/29534

El principal motor en el desarrollo e investigación de nuevos materiales biodegradables o ecológicos son las políticas medioambientales actuales junto con la concienciación por parte de los consumidores respecto a la utilización y consumo de materiales de bajo impacto ambiental o respetuosos con el medioambiente. Uno de los principales campos de generación de residuos es el del envasado de productos, y sobre todo, de alimentación. Las nuevas tendencias de consumismo de la sociedad actual generan gran cantidad de residuos que deben ser gestionados correctamente para generar el menor impacto ambiental posible. Es evidente que los plásticos forman una importante parte de este tipo de residuos, y que debido a su naturaleza petroquímica, son difíciles y caros de reciclar, sobre todo por la problemática de separación en origen. Por este motivo, los materiales poliméricos están ocupando importantes líneas de investigación debido al interés en sustituir materiales de origen petroquímico por materiales poliméricos de origen natural o biopolímeros. Por una parte, se afronta la problemática de la disminución de recursos procedentes de fuerzas fósiles; y por otra, la facilidad de eliminación de los residuos o biodegradabilidad. Uno de estos tipos de polímeros de gran demanda es el ácido poliláctico (PLA) con cada vez mayor número de aplicaciones en el sector industrial. Este tipo de aplicaciones requiere, en muchos casos, condiciones de adhesión o pegado según el diseño del producto. Debido a la intrínsecamente baja humectabilidad de este tipo de biopolímero, las uniones adhesivas presentan muy baja resistencia. Este problema justifica la búsqueda de tratamientos de modificación superficial que mejoren esta baja humectabilidad. Existen distintos tipos de tratamientos de modificación superficial, tanto físicos como químicos. Los tratamientos químicos, en general, al utilizar productos químicos que ataquen la superficie polimérica suelen originar residuos, que por su naturaleza son perjudiciales para el medioambiente. Por este motivo, los tratamientos que no generen residuos son más interesantes. Dentro de este ámbito, son óptimos los tratamientos basados en tecnología de plasma, ya que además de ser medioambientalmente correctos, sólo modifican la superficie a tratar sin cambiar las propiedades generales de comportamiento del propio material. El presente trabajo pretende mejorar la resistencia en adhesión de polímeros biodegradables de ácido poliláctico (PLA) con adhesivos de carácter natural, mediante la utilización del tratamiento de plasma atmosférico. La evaluación de los efectos de este tratamiento superficial sobre el PLA se realiza de forma experimental mediante la cuantificación de la variación de humectabilidad, después de tratar el sustrato de PLA a distintas velocidades y distancias toberasustrato. Las técnicas de estudio de los mecanismos de modificación superficial del plasma se han realizado para comprobar la efectividad del tratamiento de plasma atmosférico efectuando un análisis de espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS) y otro de espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier con Reflectancia Total Atenuada (FTIR-ATR) observando la activación química de la superficie. Seguidamente se ha cuantificado la modificación física de la superficie del material mediante la técnica microscopía de fuerza atómica (AFM) y la microscopía electrónica de barrido (SEM). Los resultados experimentales permiten analizar una interesante mejora de la resistencia de las uniones adhesivas PLA/PLA. Además se determinan los rangos de trabajo óptimos para la utilización del plasma atmosférico, y así como la evaluación de la durabilidad de los efectos del plasma atmosférico sobre la superficie del PLA tratado. Los resultados obtenidos en el presente estudio demuestran que los mejores resultados alcanzados en el tratamiento superficial con plasma atmosférico han sido para condiciones de tratamiento de velocidades de pasada de la superficie de PLA bajo la tobera generadora del plasma lentas [100-300 mm/s]; y/o distancias toberasustrato bajas, alrededor de 10 mm. Como se ha podido comprobar en los resultados de XPS, la activación superficial es el mecanismo principal en la activación de la superficie del PLA, debido a la inserción de especies polares. Estas especies van variando a lo largo del tiempo de envejecimiento influyendo de forma negativa en la humectabilidad del sustrato. A parte de los cambios químicos, surgen cambios físicos por arranque de material que favorece en la mejora de las propiedades de adhesión del sustrato de PLA. El tratamiento de plasma atmosférico es un método apropiado para la mejora de las propiedades adhesivas de las superficies del PLA, así como muy interesante desde el punto de vista industrial, debido a la fácil implantación y flexibilidad en un proceso de producción en continuo y por tratase de una tecnología muy respetuosa con el medio ambiente. / Jordá Vilaplana, A. (2013). Optimización de las propiedades de uniones adhesivas de polímeros biodegradables de ácido poliláctico (PLA) con adhesivos de carácter natural mediante el empleo de tecnologías de plasma atmosférico [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/30061

[ES] La mejora de la eficiencia de las centrales térmicas mediante el aumento de la temperatura y la presión de trabajo permite reducir el consumo de combustibles fósiles y las emisiones de CO2 , pero requiere el desarrollo de nuevos materiales capaces de soportar estas condiciones más extremas. En el presente trabajo se han estudiado nuevos aceros que podrían ser utilizados para la fabricación de componentes en centrales térmicas de alta eficiencia y baja emisión de CO2 . Se han clasificado en dos grupos, Grupo I: Aceros con 14 % Cr diseñados para aplicaciones hasta 650 ºC y Grupo II: Aceros con 2,25% Cr diseñados para aplicaciones hasta 600 ºC. Las distintas aleaciones fueron obtenidas por colada y laminadas a 900 ºC. Posteriormente se sometieron a un tratamiento térmico de solubilización y revenido para la obtención de una microestructura de martensita revenida reforzada con partículas de segunda fase, finas y homogéneamente distribuidas. La caracterización mecánica se realizó entre 540 y 650 ºC mediante ensayos de compresión con cambios en la velocidad de deformación y ensayos de fluencia. Para la identificación de las fases presentes y el análisis de los cambios microestructurales que se producen durante el tiempo de permanencia a alta temperatura, las aleaciones fueron estudiadas tanto antes como después de los ensayos mecánicos, mediante difracción de rayos X, dureza Vickers, microscopía óptica y electrónica de barrido y transmisión (SEM y TEM) y difracción de electrones retrodispersados (EBSD). Se detectó un cambio de comportamiento entre las regiones de alta y baja tensión y una pérdida de resistencia asociada a la degradación microestructural sufrida durante el tiempo de permanencia a elevada temperatura. A pesar de esto, algunas aleaciones alcanzan tensiones de rotura cercanas a los 100 MPa a 100.000 horas, debido a la gran interacción existente entre las dislocaciones y las partículas de refuerzo. / Benavente Martínez, E. (2014). Estudio de la microestructura y las propiedades mecánicas de nuevos aceros diseñados para aplicaciones en centrales térmicas de alta eficiencia y baja emisión de CO2 [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/39349