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Desarrollo de bloques de construcción ligeros mediante el uso de geopolímeros a base de puzolana naturalCastañeda Granda, David Israel 09 September 2019 (has links)
Los bloques de construcción ligeros son producidos mayormente con concreto ligero a
base de cemento Portland (OPC), el cual es un material de construcción con baja
densidad, baja conductividad térmica, alto aislamiento acústico y resistencia al fuego. A
pesar de que los bloques de construcción ligeros son ampliamente aceptados en el sector
de la construcción, algunas investigaciones recientes proponen reducir el uso de OPC
debido a su alto impacto ambiental y al consumo de una gran cantidad de recursos
naturales en su proceso de producción. Esta investigación presenta el desarrollo de un
bloque de construcción ligero utilizando un mortero de geopolímero a base de puzolana
y fibras naturales como alternativa de bajo impacto ambiental a los bloques de
construcción tradicionales.
Con esta finalidad, se presenta una revisión de literatura sobre los avances en el campo
de geopolímeros y geopolímeros ligeros, el uso de fibras naturales en los geopolímeros y
el uso de geopolímeros en bloques de construcción. La revisión de literatura permitió
determinar los parámetros importantes para la formulación de geopolímeros como el
tamaño y forma de las partículas de la materia prima, así como la relación molar de
SiO2/Al2O3; la relación molar SiO2/Na2O, el contenido de Na2O y la relación agua-sólido
de la solución alcalina activadora y las condiciones de curado. También se definió el
contenido de agente espumante (H2O2) y de agregado fino como los parámetros de control
para la fabricación de los geopolímeros ligeros. Por otro lado, se encontró que las fibras
naturales mejoran las características mecánicas de las matrices de los geopolímeros.
Finalmente, se registraron algunas investigaciones sobre el uso de geopolímeros como
material para la fabricación de bloques de construcción.
El plan experimental consistió en la caracterización química y física de la puzolana
molida, la optimización de las condiciones de producción de la matriz geopolimérica, del
contenido de agente espumante (H2O2) y de agregado fino para la producción de morteros
de geopolímero ligero y del proceso de producción del bloque de construcción; así como
la caracterización física y mecánica de las unidades fabricadas.
La caracterización química mediante ensayos de fluorescencia de rayos X (XRF) y
difracción de rayos X (XRD) permitieron confirmar que la puzolana es un mineral con
iv
alto contenido de SiO2 (53.55%) y Al2O3 (10.81%) y con una composición mineralógica
con alto contenido de fase amorfa (65-75%), respectivamente. La caracterización física
mediante análisis granulométrico determinó que el tamaño medio de partícula es de
11.19 μm. Los ensayos de caracterización demostraron que la puzolana es una buena
materia prima para la fabricación de geopolímeros debido a su buena composición
química, su alto contenido de fase amorfa y su bajo tamaño de partículas.
La optimización de las condiciones de producción de la matriz geopolimérica se realizó
mediante el estudio de cinco parámetros influyentes en las propiedades mecánicas del
geopolímero (relación molar SiO2/Na2O, contenido de Na2O, la relación agua/sólido, la
temperatura de curado y el tiempo de curado en horno). Esta optimización permitió
obtener una matriz geopolimérica con una resistencia a compresión de 26 MPa. Para el
desarrollo del mortero ligero se estudiaron distintos componentes de H2O2 (0.5%, 1%,
2% y 3%) y distintas relaciones en peso de puzolana : agregado fino (1:0, 3:1, 2:1 y 1:1)
obteniéndose una mezcla con una resistencia a compresión de 5.9 MPa y una densidad de
1.13 g/cm3
.
Finalmente, para la optimización del proceso de producción del bloque de construcción
ligero se realizó el diseño de geometría de la unidad y la evaluación de diferentes procesos
de desmolde y curado que permitieron que la unidad alcance la resistencia mecánica y
densidad encontrada previamente. En esta última fase se detectaron problemas de
fisuración en las paredes de la unidad de albañilería, los cuales se resolvieron mediante
la adición de fibras de yute. El bloque de construcción alcanzó una resistencia a
compresión de 5.3 MPa a los 7 días de fabricación con una densidad de 1.27 g/cm3
.
Los resultados de esta investigación indican que es posible desarrollar un bloque de
construcción ligero utilizando un mortero de geopolímero a base de puzolana. Debido a
las características de este bloque de construcción, es posible utilizarlo en la construcción
de muros de albañilería portantes y no portantes. / Tesis
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Estudio de las propiedades mecánicas y físicas del adobe con biopolímeros de fuentes localesRamírez Caparó, José Eduardo 23 May 2018 (has links)
Las construcciones de tierra están constituidas principalmente de tierra cruda como los bloques de adobe y los muros tapiales, también pueden ser sistemas mixtos como la quincha o la albañilería de piedra con mortero de barro. La tierra en general, es un material ampliamente usado por un porcentaje importante de la población mundial para la construcción de viviendas, que generalmente son de bajo costo y sostenibles. Sin embargo, las construcciones de tierra presentan limitada capacidad de resistencia mecánica, que las hace altamente vulnerables a la acción de los sismos. Además ante
condiciones ambientales adversas como precipitaciones o alta humedad relativa, el deterioro de este material se ve acelerado. Finalmente, diversas bacterias, insectos y hongos capaces de transmitir algunas enfermedades se albergan en las viviendas construidas con tierra debido a la rápida absorción de agua y agrietamiento superficial, de este material. Por los motivos anteriores, esta tesis tiene como objetivo el estudio de la mejora de las propiedades de resistencia al agua y comportamiento mecánico de las construcciones de tierra. Para este propósito, se utilizaron biopolímeros naturales obtenidos de fuentes locales para la modificación de las propiedades del suelo. La resistencia al agua fue evaluada mediante ensayos de permeabilidad y erosión en especímenes de tierra que recibieron un tratamiento con soluciones poliméricas. Diferentes técnicas se emplearon para la aplicación de las soluciones de manera que sea posible determinar cuál es la más adecuada para la protección ante los efectos del agua. Por otro lado, se realizaron ensayos de caracterización mecánica para determinar la influencia de los biopolímeros en la resistencia a compresión, tensión y flexión. Para la evaluación de estas propiedades se agregaron las soluciones de biopolímeros en la mezcla de barro durante la fabricaron de los especímenes de tierra que luego fueron ensayados. Los resultados obtenidos muestran que la aplicación de estos polímeros contribuye a la mejora de las construcciones de tierra. Se consiguió modificar de forma positiva el comportamiento de la tierra ante la influencia del agua así como sus
características mecánicas. En el primer caso, se logró un efecto impermeabilizante y se incrementó considerablemente la resistencia a la erosión generada por el agua. Con respecto a las propiedades mecánicas, se logró una mejora notable de la resistencia a compresión, tensión y flexión, logrando incluso a duplicar la resistencia inicial en algunos casos. / Tesis
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Determinación de propiedades mecánicas de la mampostería de adobe, ladrillo y piedra en edificaciones históricas peruanasVargas Díaz, Luiggi 12 November 2016 (has links)
El presente estudio aborda sobre la caracterización de las propiedades mecánicas
de resistencia del adobe y el ladrillo de arcilla cocida, de edificaciones históricas del
Perú, a la compresión axial y diagonal en mampostería. Como parte del Proyecto
Técnicas de Estabilización Sísmica de Patrimonio en Tierra (SRP), donde se
evaluaron los materiales, elementos y sistemas constructivos que conforman el
patrimonio histórico.
Con la finalidad de determinar la resistencia del adobe y ladrillo de arcilla cocida de
edificaciones histórica, se extrajo en Lima, material del Antiguo Hotel El Comercio,
de la Casona del Jr. Ancash, contigua a la primera, y de la Casa Welsch. En Ica, de
La Catedral y finalmente del Cusco, de la Iglesia Kuño Tambo. Cabe resaltar que
las muestras obtenidas de los inmuebles fueron con el permiso y la supervisión del
Ministerio de Cultura del Perú.
En total se ensayaron cincuenta especímenes; entre pilas, muretes, cubos y
bloques de adobe y ladrillo cocido; siete de ellos directamente extraídos de los
muros del Hotel Comercio; los demás fueron reconstruidos en el laboratorio con
bloques y mortero originales. Además de 9 cubos de cal y arena, que se usó en el
mortero de las pilas y muretes de ladrillo elaborados en laboratorio con los bloques
históricos
El programa de ensayos experimentales incluyó la compresión uniaxial en pilas,
compresión diagonal en muretes, compresión en unidades y análisis granulométrico
tierra en el caso del adobe.
De la evaluación de éstas muestras, se determinó que las edificaciones históricas
estudiadas, en lo general, presentan cimentos y sobrecimientos de piedra y/o
ladrillo y muros de adobe.
Asimismo, se obtuvo que los esfuerzos a compresión axial y diagonal se
encuentran por encima de los esfuerzos mínimos admisibles (0.2 y 0.025MPa
respectivamente de la Norma). En cuanto a la resistencia a compresión axial del
ladrillo en el Hotel Comercio se obtuvo en promedio 1.7MPa, para los muretes
directamente extraídos, y 6.04MPa, para los especímenes reconstruidos en
laboratorio. Mientras que para compresión diagonal se obtuvo 0.16 y 0.55MPa, para
los muretes directamente extraídos y los reconstruidos en laboratorio,
respectivamente. En ambos casos, adobe y ladrillo, los valores hallados como
módulos de elasticidad E y corte G resultaron muy dispersos. Esto se debe a la
fragilidad de los materiales, por su composición molecular y su deterioro en sí; que
hace que la etapa elástica, de donde se consideran las deformaciones para el
cálculo de estos módulos, sea muy corta para ser medida con los deformímetros
utilizados. / Tesis
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Estudio experimental de la efectividad del proceso de lavado en la remoción de metales alcalinos respecto de variables del tiempo y temperatura de lavado aplicado a las hojas de caña de azúcar picadas con miras a su empleo en procesos de combustiónTirado Ramos, Alejandro Manuel 01 July 2016 (has links)
En el presente trabajo se muestran los resultados obtenidos acerca de la mejora de las
propiedades físicas y químicas de las hojas de caña de azúcar (HCA) a partir del
lavado o lixiviación (pre-tratamiento físico), con miras a su uso en procesos de
aprovechamiento energético como lo es la combustión.
En primer lugar se procedió con la clasificación de la HCA con el objetivo de poder
determinar su comportamiento en un proceso de combustión. Dentro de las
características favorables resaltan su gran porcentaje de materia volátil y bajo
contenido de nitrógeno (menores emisiones de óxidos nitrosos). Sin embargo, estas
presentaron ciertas desventajas como, por ejemplo, su baja densidad (31.18 kg/m3);
un tamaño de partícula en el orden de los centímetros; y por sobre todo, su alto
contenido de álcalis (potasio, sodio, cloro, azufre), los cuales acarrean problemas
operacionales como es la corrosión, ensuciamiento (fouling) y las escorificación
(slagging). Se procedió a caracterizar las HCA vírgenes para establecer parámetros de
partida previa al pre-tratamiento al cual iban a ser sometidas.
Como parte del proyecto FINCYT (fondo para la innovación, ciencia y tecnología) se
determinó que el método de pre-tratamiento de lavado o lixiviación sería el más
efectivo debido a ensayos previos elaborados en la PUCP los cuales dieron resultados
positivos, además de no afectar las propiedades químicas de la HCA. Luego de haber
elegido el método, se fijaron parámetros de la temperatura del lavado a 80°C, 40ºC y
20ºC, un tiempo de residencia de 10 y 20 minutos, y las velocidades de agitación V1,
V2, V3 manteniendo una variable constante de concentración líquido/sólido de 3,33%.
De los ensayos se concluyó que al aumentar la temperatura de trabajo se generó una
mayor reducción de alcális; lo mismo ocurrió al aumentar la velocidad de agitación y el
tiempo pero en una menor escala de efectividad. De acuerdo a las curvas de los
ensayos se concluyó que la mejor combinación de parámetros sería el ensayo a 20
minutos, 80ºC y a una velocidad de agitación V2. Finalmente, se comprobó que hubo
una reducción de 62% en cuanto al índice de alcális, una reducción de 12% de
contenido de Cloro, una reducción de 65% del radio de contenido, un aumento del 4%
del índice de viscosidad y una reducción de 70% en cuanto al índice de incrustaciones
(fouling). / Tesis
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Diseño de disipadores de energía metálicos para una edificación de baja altura de concreto armadoSegovia David, Juan Carlos 20 July 2016 (has links)
La filosofía de la mayoría de normas de diseño sismorresistente señala que frente
a un sismo severo la edificación no colapse y frente a sismos moderados sufran daños
reparables. Pero se ha evidenciado que muchas edificaciones sufren daños irreparables
frente a sismos moderados y colapso total frente a sismos severos. Los sistemas de
protección sísmica resultan una buena alternativa para reducir los daños estructurales
empleando diversos mecanismos, uno de estos son los disipadores de energía metálicos.
En esta tesis se muestra el reforzamiento con disipadores de energía metálicos tipo
ADAS en un edificio de cinco niveles de concreto armado en Lima. Se revisaron las
principales propiedades y principios del disipador, posteriormente se modelaron las vigas,
columnas y muros de concreto armado con propiedades no lineales basadas en la
metodología FEMA 356 y ASCE 41-06. Se utilizó el programa Perform 3D para realizar
análisis dinámico no lineal tiempo historia empleando registros de aceleraciones de Lima
y escalados a un valor de PGA igual a 0.5g.
Los resultados mostraron que la estructura reforzada con disipadores tiene una
reducción variable de los desplazamientos laterales llegando a ser un 53% (ultimo nivel)
como máximo en el centro de masas (C.M.). En los muros de concreto se consiguió
reducir la deformación inelástica del acero de refuerzo, llegando hasta un 70% como
máximo y tener un comportamiento lineal por corte. También se observó un cambio en
la energía distribución y en los periodos de la edificación, Se demostró que los disipadores
ADAS producen una disminución de deformaciones en la estructura reduciendo los daños
estructurales. / Tesis
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Estudio del sinterizado de materiales compuestos de plástico reciclado y madera recuperada mediante moldeo por compresiónBrañez Haro, Luz Elena 29 November 2016 (has links)
En las últimas décadas, la industria de los plásticos ha crecido considerablemente
con el uso de materiales, tales como el polipropileno y polietileno en la innovación
de diversos productos en sectores del envasado, construcción y automovilístico. No
obstante, el manejo de los desechos plásticos aún sigue siendo una problemática
mundial; ya que, existe un porcentaje de éstos que son depositados en vertederos.
Por tanto, la disminución de la contaminación ambiental se ha convertido en un
objetivo importante para las entidades gubernamentales, empresas y sociedad en
general. De esta manera, se insiste en la implementación de proyectos que
disminuyan el impacto ambiental y contribución al desarrollo y progreso del país
mediante el reciclaje de residuos plásticos y reutilización de otros desechos.
En esta perspectiva, el objetivo de la presente tesis es el estudio del sinterizado de
materiales compuestos fabricados a partir de polipropileno reciclado y partículas de
madera capirona recuperadas, empleando el proceso de moldeo por compresión.
La metodología experimental de la investigación consta de cuatro etapas
fundamentales: Primeramente, se realizó la caracterización de la materia prima
(plástico y madera) de acuerdo a normas ASTM. En segundo lugar, se fabricó un
total de 63 muestras (variando la temperatura y tiempo de trabajo) con la finalidad
de determinar los parámetros de sinterizado para la fabricación del material
compuesto. Posteriormente, se fabricó 45 muestras del material compuesto
sinterizado manteniendo la temperatura y tiempo de trabajo constantes con la
variación del contenido y tamaño de partícula de madera. Finalmente, se fabricaron
probetas que se utilizaron en los ensayos de flexión, tracción, impacto, densidad y
absorción de agua según normas ASTM, y se realizó un análisis térmico de los
compuestos que demostraron mejores propiedades mecánicas; así como el análisis
morfológico con un microscopio electrónico de barrido (SEM) en la rotura de la
probeta después de los ensayos mecánicos.
A partir del estudio del proceso de sinterizado de los materiales compuestos
fabricados con polipropileno reciclado y partículas de madera capirona mediante el
moldeo por compresión, se determinó que, para una misma proporción y tamaño de
partícula de madera, las propiedades mecánicas en geometría de flexión se
incrementan a mayor temperatura de trabajo y, de manera similar, también se
incrementa con el tiempo hasta un máximo para luego disminuir con tiempos
excesivos. / Tesis
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Evaluación de mecanismos de colapso generados por acciones sísmicas en la catedral de PunoApaza Cruz, Dennis Heriberto 08 February 2019 (has links)
La catedral de Puno, considerada como patrimonio histórico cultural de la nación del
Perú, debido a su arquitectura barroca andina, representa un baluarte de la región Puno.
Similar a esta estructura de mampostería de piedra, existen en el Perú una gran cantidad
de iglesias, por lo general las que fueron construidas alrededor del siglo XVII y XVIII,
sin embargo, este extenso legado de construcciones históricas se encuentra expuesta a
la elevada sismicidad que existe en nuestra región, y que en muchos de los casos
colapsaron.
En la actualidad existe una gran cantidad de modelos para el cálculo de la respuesta
sísmica de estos edificios, los mismos que varían de acuerdo al nivel de detalle y
suposiciones teóricas, y que debido a la complejidad del análisis es muy poco abordado
por los profesionales de ingeniería estructural, sin embargo, este tipo de estructuras
pueden ser analizadas mediante modelos simplificados que se asemejan bastante a
modelos más detallados.
El presente trabajo busca implementar la metodología de mecanismos de colapso para
el análisis se seguridad sísmica de las iglesias de mampostería de piedra que tenemos
en el Perú, para poder tomar acciones de reforzamiento en un corto plazo, y así evitar
que estas estructuras colapsen debido a acciones sísmicas.
En el trabajo se presenta una recopilación exhaustiva del estado de arte sobre la
metodología de evaluación sísmica mediante mecanismos de colapso, esta metodología
es aplicada a la catedral de Puno, para ello se presenta una investigación histórica desde
el punto de vista ingenieril, seguido a ello se presenta la evaluación del índice de
vulnerabilidad para la identificación de mecanismos que tengan más probabilidad de
activación, de estos últimos se realiza un análisis cinemático lineal y no lineal para
evaluar la capacidad de la estructura frente a solicitaciones sísmicas. / Tesis
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Relación estructura-propieddes en placas y láminas de polipropileno y copolímeros en bloque etileno-propileno obtenidas por diferentes procesos de transformación.Gámez Pérez, José 07 July 2006 (has links)
En esta tesis doctoral se analiza la estructura y morfología inducida en láminas y placas delgadas obtenidas por distintos procesos de transformación. Éstas placas y láminas se prepararon en distintos espesores utilizando cuatro materiales en base polipropileno: un iso-polipropileno homopolímero y tres copolímeros en bloque etileno-propileno (EPBC) con varios porcentajes de etileno. Los procesos de transformación que se han empleado han sido los siguientes: moldeo por inyección (placas de 1, 2 y 3 mm de espesor), moldeo por extrusión (láminas de 0.5 y 1mm de espesor) y moldeo por compresión (placas de 1 y 2 mm de espesor). Algunas placas inyectadas y láminas extruidas fueron sometidas a un tratamiento térmico de recocido a fin de alterar las estructuras y morfologías, persiguiendo una mayor homogeneidad de las mismas. Las características morfológicas y estructurales de las placas y láminas se evalúan mediante microscopía con luz polarizada (MLP), calorimetría diferencial de barrido (DSC) y difracción de rayos X a grandes ángulos (WAXS). Las propiedades mecánicas se determinaron mediante ensayos normalizados de tracción, tanto en la dirección paralela al flujo de fundido, como en la transversal al mismo (MD y TD, respectivamente). El comportamiento a fractura se evaluó aplicando la mecánica de la fractura post-cedencia, que es la describe el comportamiento a fractura de estos filmes y láminas de plástico, mediante la técnica del trabajo esencial de fractura (EWF). El método EWF se aplicó en probetas de doble entalla agudizada (DDENT) tanto en MD como en TD. Las superficies de fracturas se observaron mediante microscopía electrónica de barrido (SEM).Los resultados experimentales y su discusión se centran en investigar las relaciones entre estructura y propiedades (en MD y en TD) en función de las siguientes variables: proceso de transformación, material (contenido de etileno), tratamiento de recocido y espesor de las placas y láminas. Se concluye que estas variables afectan a cuatro parámetros (velocidad de enfriamiento, tensión de cizalla, comportamiento reológico y capacidad de cristalización) que son las responsables de las morfologías inducidas en el proceso de transformación y finalmente, de las propiedades mecánicas y a fractura de las placas y láminasTambién se han preparado sistemas multicapa (de dos y tres capas) de 0.5 mm de espesor total, combinando estos mismos materiales mediante coextrusión plana. La estructura de estos sistemas se analizó mediante MLP y WAXS. Así mismo, se determinaron las propiedades mecánicas y a fractura en MD y en TD, destacando la aplicación del método del trabajo esencial de fractura de forma satisfactoria en algunos sistemas. Concluyendo este análisis, se propone una serie de condiciones que deben cumplir los sistemas multicapa para que sus propiedades a fractura puedan ser analizadas mediante EWF. / This thesis analyzes the structure and induced morphology of sheet and thin plaques obtained by different transformation processes. The sheets and plaques were prepared in different thickness using four polypropylene - based materials: an isopolypropylene homopolymer and three ethylene-propylene block copolymers (EPBC) with different ethylene content.The transformation processes used to prepare the sheets and plaques were the following: injection moulding (thicknes of 1, 2 and 3 mm), extrusion - calendering (thickness of 0.5 and 1 mm) and compression molding (thickness of 1 and 2 mm). Some injected plaques and extruded sheets were also submitted to and additional annealing step in order to cause morphological changes and a more homogeneus structure. The structural and morpholigical charachteristics were evaluated by polarized light microscopy (MLP), differential scanning calorimetry (DSC) and wide angle x-ray scattering (WAXS). The mechanical properties of the sheets and plaques were determined with normalized tensile tests, performed parallel to the melt flow and transverse directions (MD and TD, respectively). The fracture properties were evaluated using the post-yielding fracture mechanics, which best describes the fracture behaviour of plastic film and thin sheets, with the essential work of fracture (EWF) technique. The fractured surfaces were observed with scanning electron microscopy (SEM).The discussion of the experimental results is focused in investigating the structure - properties relationships in both testing directions (MD and TD), as a function of the following variables: transformation process, material (ethylene content), annealing treatment and thickness. It is concluded that those variables affect to four processing parameters (cooling rate, shear stress, rheological behaviour and crystallization) which are responsible for the processing induced morphologies and, therefore, for the final mechanical and fracture properties. Additionally, different multilayered systems (composed of two or three layers) combining the above mentioned materials were prepared by plane coextrusion, being the total thickness of the system equal to 0.5 mm. The structure of such systems was analyzed using MLP and WAXS. The tensile properties were evaluated, standing out the applicability of the EWF method to evaluate the fracture behaviour in some systems. It is proposed some prerequisites that the multilayered systems should fulfil so the EWF method can be applied to describe properly the fracture properties.
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Influencia del tiempo de espera para compactación, en las propiedades mecánicas de la carpeta asfáltica en frió con emulsión CSS-1h, aplicado en el distrito de Quilcas - Huancayo 2017Cuba Cárdenas, Próspero Lolín 18 September 2018 (has links)
La presente investigación se centra en determinar la influencia del tiempo de espera para compactación sobre las propiedades mecánicas de la carpeta asfáltica en frió elaborada con emulsión CSS-1h, aplicado en el distrito de Quilcas. La tesis muestra los ensayos realizados a 140 especímenes que han sido moldeados en campo, en intervalos que varían entre 2h, 4h, 6h, 8h,10h, 12h,14h, 16h, 18h,20h, 24h, 36h, 48h y 72h, con la intensión de observar alguna diferencia en sus propiedades mecánicas. Los ensayos se han centrado en 3 características: densidad, estabilidad y fluencia en cada una de las briquetas. Los resultados muestran que, de las 3 características, la que presenta diferencias apreciables es la estabilidad, obteniéndose estabilidades desde 1589.72 kg a 2827.44 kg, los valores más bajos se han observado en el primer tercio de 0 a 12 horas y en el tercer tercio de 36 a 72 horas de la escala de tiempo estudiado, los valores más altos de estabilidad se apreciaron en el tercio central en el periodo de 12 a 36 horas siendo los más altos concentrados de 22 a 24 horas. También se pudo apreciar que los especímenes de estabilidad baja mostraban desmoronamiento. Respecto a las propiedades de fluencia y densidad no se muestra mucha diferencia. Sin embargo, la densidad tiene la misma tendencia que la estabilidad, pero en menor grado.
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Determinación de parámetros de fabricación mediante el proceso de modelado por deposición fundida con poliamida y poliamida reforzada con fibras de carbono según la metodología de TaguchiCam Chiang, Luis Felipe 16 December 2021 (has links)
La aplicación en la ingeniera del modelado por deposición fundida (FDM: Fused Deposition Modeling o FFF: Fused Filament Fabrication) está limitada a un uso a nivel de prototipos, en tanto que los productos fabricados presentan anisotropía y no cumplen con las solicitaciones mecánicas esperadas. Actualmente, debido al constante desarrollo de nuevos materiales compatibles con esta tecnología, se está considerando utilizar éstos en la fabricación de productos terminados, cuyas propiedades dependerán directamente de los parámetros de fabricación del proceso de FDM. En esta perspectiva, este trabajo pretende contribuir con el proyecto: “Optimización del uso de polímeros sintéticos en procesos de manufactura aditiva mediante modelos de simulación computacional y técnicas de caracterización de materiales. Caso de estudio: aplicaciones médicas prótesis de mano” que inició en el 2017. Específicamente, el objetivo del presente trabajo es determinar los parámetros de fabricación del proceso de modelado por deposición fundida con poliamida (PA) y poliamida reforzada con fibras de carbono (PA/CF), para establecer el grado de influencia de cada parámetro sobre las propiedades mecánicas, con el fin de aplicarlos en la fabricación de productos terminados. La investigación se desarrolló en tres etapas: 1) Se determinaron los parámetros de fabricación más importantes que influyen en el proceso FDM. 2) Con la ayuda de un arreglo “L9” de la metodología de Taguchi, la cual permite estudiar la influencia e interacción de las variables con la menor cantidad de ensayos posibles, se estudió el efecto de los parámetros de impresión sobre las propiedades mecánicas de los materiales en probetas de tracción fabricadas según la norma ISO 527 y, al mismo tiempo, se determinaron los parámetros óptimos de fabricación que maximizan dichas propiedades. 3) Se ensayaron probetas fabricadas con los parámetros óptimos, con el propósito de verificar si sus propiedades son realmente máximas y finalmente, con los mismos parámetros óptimos, se estudió el efecto del porcentaje de relleno sobre las propiedades mecánicas. Como resultado, se determinó que las probetas de PA adquieren su mayor resistencia al imprimirlas con los siguientes parámetros: patrón de líneas; 0,1 mm de altura de capa; 30 mm/s de velocidad y 280°C de temperatura de impresión; alcanzando una resistencia de 38,3 MPa y un módulo de 1633 MPa. Para el caso de la PA/CF se mantiene los mismos valores de los parámetros de impresión de la PA excepto que debe usarse una velocidad de deposición de 40 mm/s para lograr valores óptimos de 82,8 MPa de resistencia y 4229 MPa de módulo elástico.
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