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Análisis dinámico estructural de un semirremolque tipo bombona para transporte de emulsión matriz con capacidad de 26.5 metros cúbicos, mediante simulaciones numéricasBarzola Osorio, Ramon Aravena 13 September 2021 (has links)
Un semirremolque bombona se puede definir como un medio transporte remolcado el
cual es usado para la distribución de materiales de diversa naturaleza; una aplicación
bastante común es el transporte de explosivos líquidos conocidos con el nombre
genérico de “emulsión matriz” hasta una capacidad de 26.5 m3; tales vehículos son
fabricados por manufacturas al interior del territorio nacional.
Tales unidades, que serán objeto de análisis, poseen por componentes principales el
sistema de suspensión, encargado de absorber las perturbaciones externas del terreno; el
chasis, que es la estructura que soporta las cargas dinámicas y estáticas de toda la
unidad; y un cilindro cónico (Casco), quien es el que contiene el producto a transportar.
El presente trabajo de investigación consiste en analizar mediante tres métodos las
primeras frecuencias de resonancia mediante el Método de los Elementos Finitos
(MEF), cálculo analítico y un análisis modal experimental en campo, de la estructura de
un semirremolque bombona. Esta unidad es fabricada, generalmente, mediante
conocimientos empíricos, no existiendo un método de análisis ni normas de cálculo,
sino más bien se opta por un diseño por semejanza. Por consiguiente, es desconocido,
en nuestro medio local, el comportamiento mecánico real de tales unidades, lo cual se
traduce a un desconocimiento de las frecuencias naturales y comportamiento dinámico
de este tipo de vehículos.
La finalidad de este trabajo es cotejar los resultados obtenidos mediante las tres formas
de cálculo las primeras frecuencias de resonancia (Analíticos, FEM y experimental),
además plantear las condiciones de borde más adecuadas y cercanas a la realidad para
ser aplicadas en futuros estructuras de vehículos semejantes.
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Caracterización de las propiedades mecánicas y modelado numérico del comportamiento sísmico de sistemas de mampostería utilizando Bloques ensamblables de Tierra Comprimida (BTC) reforzados con geomallasEnciso Castro, Rossemary, Huamani Rojas, Smith Kevin 14 June 2022 (has links)
La tierra es considerada como uno de los materiales más antiguos usados en la construcción y continúa utilizándose en países desarrollados y en proceso de desarrollo. Diversas investigaciones se enfocan en proponer metodologías que permitan incrementar la resistencia de la tierra ante fenómenos sísmicos con la finalidad de brindar sistemas constructivos eficientes, económicos y sostenibles. Un ejemplo de ello es la mampostería de bloques de tierra comprimida (BTC) los cuales actualmente han ganado gran notoriedad en países europeos y de América Latina al presentar una resistencia mecánica óptima, alta durabilidad y buenas prestaciones acústicas y térmicas. Adicionalmente, se estudian métodos para la estabilización del suelo con el objetivo de mejorar las propiedades mecánicas de las unidades de BTC, y para el reforzamiento sísmico del sistema de albañilería. En este trabajo se desarrolló una propuesta de lineamientos para la fabricación, diseño y construcción de viviendas usando BTCs ensamblables y estabilizados con cemento y cal, además de presentar una propuesta de reforzamiento sísmico para regiones de alta sismicidad. El trabajo inicia con una revisión bibliográfica sobre el uso de BTCs en la construcción para luego realizar el estudio de las propiedades físicas, químicas y mineralógicas del suelo original para su correcto mejoramiento utilizando material granular. Posteriormente se realizó la caracterización física y mecánica de las unidades y de los sistemas de albañilería de BTCs, respectivamente. Se realizaron ensayos de corte cíclico en el plano y análisis numéricos no lineales para evaluar la efectividad del reforzamiento sísmico planteado. De acuerdo a la evaluación de las dosificaciones óptimas y caracterización mecánica de unidades, la dosificación con un aporte del 7.5 % de cal y 2.5 % de cemento, respecto al peso de secos, resultó ser gran opción que sustituye a la dosificación con un aporte del 10 % de cemento, respecto al peso de secos, para la fabricación de unidades. Los bloques fabricados con la dosificación que incluyen cal y cemento presentaron una resistencia a compresión que superó el valor mínimo de 1.5MPa de acuerdo a la norma española UNE-41410 (2008), y de 1.0 MPa según la norma peruana de adobe Norma E.080 (2006). Asimismo, los ensayos realizados a los sistemas estructurales de pilas de BTC con bloques estabilizados con cal y cemento permitieron evaluar el comportamiento de los sistemas de encastre ante esfuerzos de compresión y de corte dando resultados eficaces presentando un coeficiente de determinación igual a R2 = 0.98. Asimismo, durante el ensayo de compresión no se observó pérdida de material en las caras libres de los prismas ante los esfuerzos generados, y las unidades recuperadas aún presentaban el sistema de encastre. Los resultados obtenidos del ensayo de corte cíclico ejecutados en muros de BTC con y sin refuerzo de geomallas mostraron que el patrón de grietas generado se dispersó a lo largo de las caras de los muros en las derivas más bajas, afectando sólo a bloques individuales. En los muros reforzados se concretaron daños en las esquinas de los muros creando macrobloques, mientras que en los muros sin refuerzo el patrón de fisuras muestra una concentración de daños en las esquinas y en la parte central del muro dando origen a una típica falla por corte, la cual era la esperada y no se generaron indicios de fallas por volteo. Como parte de los trabajos a futuro, se pretende elaborar un manual didáctico con pautas específicas para construir viviendas óptimas y seguras en zonas de gran sismicidad. Teniendo en cuenta que en el Perú la construcción con tierra es una técnica que aún se practica de manera artesanal, este trabajo sentará las bases para la implementación de un nuevo sistema de construcción que ofrezca viviendas seguras y ecoamigables que mejoren la calidad de vida de los usuarios.
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Caracterización dieléctrica de películas bioplásticas extraídas de fuentes naturalesTejada Cardeña, Marco Antonio 29 October 2021 (has links)
Debido a la contaminación producida por el uso de plásticos convencionales, muchos
polisacáridos son ahora objeto de estudio para el desarrollo de bioplásticos con diversas
aplicaciones como, por ejemplo, en la industria biomédica, alimentaria, energética, entre
otras. Las propiedades mecánicas, térmicas, morfológicas, estructurales y dieléctricas de
un material, varían de acuerdo a la materia prima empleada. En este caso, las propiedades
de un bioplástico elaborado a partir de un polisacárido van a variar de acuerdo al tipo de
polisacárido y de acuerdo a la especie de la cual son extraídos. Por ello, es necesario
realizar estudios que permitan caracterizar los polisacáridos extraídos de distintas fuentes
naturales. En el presente estudio se extraerán tres tipos de polisacáridos (almidón,
carragenina y ulvan) a partir de cinco fuentes naturales (Solanum tuberosum var. Negra,
Solanum tuberosum var. Huamantanga, Solanum tuberosum var. Yungay,
Chondracanthus chamissoi, Ulva papenfussii y Ulva nematoide) que se encuentran en el
Perú. Se elaboraron bioplásticos a partir de dos de ellos (almidón y carragenina) y se
caracterizaron dieléctricamente para estudiar su dinámica molecular ante una variación
de temperatura y/o frecuencia, y con ello obtener información de su estructura interna. A
partir de dichos resultados, se podría evaluar su uso como material para aplicaciones
energéticas.
El objetivo principal de este trabajo de investigación es caracterizar dieléctricamente los
distintos bioplásticos elaborados con almidón y carragenina, extraídos de fuentes
naturales. Para ello se empleó la técnica de Espectroscopia Dieléctrica de Banda Ancha
(BDS) que permitió evaluar la permitividad en función de la frecuencia, a temperatura
ambiente. A partir de los resultados obtenidos, se concluyó que las propiedades
dieléctricas sí varían de acuerdo a la fuente de origen y que esto se debe a las diferentes
características estructurales que poseen.
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Comportamiento mecánico de muros de ladrillo pandereta de espesor de junta de 25 mm sometidos a cargas laterales y gravitacionalesDíaz Esquivel, Christian Manuel 14 April 2023 (has links)
Un gran porcentaje del total de viviendas informales de la autoconstrucción están hechas con muros de bloques de cemento o ladrillo, lo que significa que se encuentran en un estado de vulnerabilidad ante un evento sísmico. Asimismo, diversos estudios en ladrillos sólidos en las décadas de 1980 y 1990 se realizaron con la finalidad de validar técnicas de reforzamiento y buscar soluciones a este problema de la autoconstrucción sin supervisión ingenieril.
Con el trascurso de las décadas, la situación de la autoconstrucción en el Perú, especialmente de material predominante de ladrillo pandereta, se convirtió en un problema vigente. Por ello, es necesario tener alguna técnica validada que permita reforzar viviendas existentes de ladrillo pandereta. Con la finalidad de validad la técnica de reforzamiento exterior de malla electrosoldada, se realizaron ensayos donde se consideraron que el proceso constructivo y los materiales de construcción fueron similares a los que se tienen en una obra de autoconstrucción sin supervisión ingenieril. Esto se ejecutó con la finalidad de que la validación del refuerzo sea aplicable a casos reales donde el espesor de la junta excede al valor de la NTE E.070 Albañilería (2006) de 15 mm.
El presente trabajo de investigación se enfocó en la validación de la técnica de reforzamiento con malla electrosoldada por ambas caras para muros con junta de 25 mm y tarrajeo de 25 mm. Se ensayaron prismas no reforzados y reforzados con dos capas de malla electrosoldada conectadas entre sí y adheridas superficialmente con mortero de cemento. En total fueron 4 pilas no reforzadas, 4 pilas reforzadas, 4 muretes no reforzados y 4 muretes reforzados para la determinación de las propiedades mecánicas del material y 2 muros (uno reforzado y otro no reforzado) para determinar las curvas de capacidad y propiedades mecánicas. A partir de los resultados del ensayo de carga lateral cíclico con desplazamiento controlado y con carga axial constante de 160 kN, se determinó la degradación de la rigidez lateral y el incremento de la resistencia cuando se refuerza con malla electrosoldada.
Se pudo validar la técnica de refuerzo ya que la falla del muro reforzado fue por flexión y tuvo fisuras imperceptibles para derivas considerables. Se pudo evidenciar que el esfuerzo cortante obtenido del ensayo del muro reforzado fue 25% menor que los resultados de muros reforzados con junta de 15 mm. De igual modo, se pudo determinar curvas de capacidad simplificadas para ambos casos. Para el caso del muro no reforzado y muro reforzado, el límite elástico resultante fue para una deriva de 1.25‰ y un esfuerzo cortante de 0.50 MPa. A pesar de ello, el muro no reforzado llegó al estado último para una deriva de 5‰ con una falla por corte y el muro reforzado llegó al estado último para una deriva de 6.2‰ con una falla por flexión.
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Determinación de parámetros de manufactura en el proceso de modelado por deposición fundida a partir de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) y acrilonitrilo butadieno estireno reforzado con fibras de carbono (ABS/CF)Torres Cerron, Jose Alejandro 01 January 2024 (has links)
El presente proyecto pretende determinar los efectos de los principales parámetros de
impresión sobre las propiedades mecánicas de los productos obtenidos mediante la
técnica de modelado por deposición fundida a partir de ABS y ABS/CF.
El objetivo del presente trabajo es determinar los parámetros de fabricación óptimos
del proceso de modelado por deposición fundida usando acrilonitrilo butadieno estireno
(ABS) y acrilonitrilo butadieno estireno reforzado con fibras de carbono (ABS/CF), así
como determinar la influencia de cada parámetro sobre las propiedades mecánicas, con
el fin de fabricar productos terminados.
En la investigación se determinaron los parámetros de fabricación más importantes que
influyen en el proceso FDM: altura de capa, patrón de impresión, temperatura de
impresión y velocidad de movimiento del cabezal de impresión. Luego se usó la
metodología de Taguchi (arreglo L9) para analizar la influencia de los parámetros de
impresión sobre la resistencia a la tracción y el módulo elástico, para determinar la
combinación que maximice dichas propiedades. Esta metodología permitió reducir
considerablemente el número ensayos de tracción (según ISO 527) necesarios debido
a que concentró su análisis sobre los efectos principales. Luego se realizó una
comprobación experimental y teórica de las combinaciones óptimas halladas.
Finalmente se evaluó el efecto del porcentaje de relleno sobre las propiedades de los
productos impresos de ABS y ABS/CF.
La combinación óptima para maximizar la resistencia a la tracción en probetas de ABS
(35.5 MPa con un módulo de 2105 MPa) fue: altura de capa de 0.2 mm, patrón de
líneas, temperatura de impresión de 260°C y velocidad de impresión de 40 mm/s.
Mientras para el ABS/CF se usó 0.1mm de capa, patrón de líneas 280°C y 30mm/s,
resultando una resistencia de 35.2 MPa y un módulo de 3460 MPa.
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Fabricación de nanogeneradores triboeléctricos a partir de biopolímerosUrtecho Benites, Adrián Isaac 22 February 2024 (has links)
En la búsqueda de fuentes de energía sostenibles y autónomas, los nanogeneradores
triboeléctricos (TENGs) han surgido como dispositivos prometedores capaces de convertir la
energía mecánica en electricidad. Estos dispositivos aprovechan el efecto triboeléctrico, que
ocurre cuando dos materiales diferentes se frotan entre sí y generan cargas eléctricas, debido
a esto es importante encontrar materiales apropiados para generar estas cargas.
Los biopolímeros como el almidón y carragenina, han ganado atención significativa como
una alternativa prometedora a los polímeros sintéticos convencionales que se usan como
superficies activas en forma de láminas para la fabricación de TENGs. Dichos biopolímeros
se obtienen de fuentes naturales renovables, como algas, plantas y microorganismos.
Además, los biopolímeros presentan propiedades únicas que los hacen altamente atractivos
para su implementación en estos dispositivos.
La presente tesis se enfoca en la exploración de la fabricación de nanogeneradores
triboeléctricos utilizando láminas triboeléctricas obtenidas de los biopolímeros carragenina,
almidón, ulvan y los exopolisacáridos de cianobacterias. Para ello, primero se evaluó las
propiedades mecánicas y químicas de las láminas de biopolímeros. Los resultados de las
pruebas de tracción revelaron que los biopolímeros alcanzaron diferentes deformaciones y
esfuerzos máximos en respuesta a la carga aplicada. La espectroscopia FTIR confirmó que
los biopolímeros obtenidos correspondían a los esperados según el proceso de extracción
realizado.
Después de evaluar las características iniciales de las láminas de biopolímeros, se
desarrollaron prototipos de TENGs utilizando diferentes pares de láminas triboeléctricos. Se
fabricaron ocho prototipos de TENGs combinando las láminas de biopolímeros con
superficies de Kapton® y Teflón®. Se obtuvieron valores máximos de voltaje de 66.40 V en
el par triboeléctrico de Teflón® (PFTE) + carragenina, mientras que el par triboeléctrico de
kapton + ulvan generó el valor mínimo de 2.12 V. Estos resultados indican que los TENGs
pueden generar suficiente voltaje para su aplicación en dispositivos electrónicos portátiles de
bajo consumo, relacionados a LEDs, relojes o sensores. Los resultados obtenidos muestran el
potencial de los TENGs basados en biopolímeros como una fuente de energía sostenible y
autónoma.
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Aplicación de la enzima ureasa en la estabilización de suelos y la auto-reparación de matrices empleadas en impresión 3DRojas Morales, Omar Antonio Giovanni 07 February 2024 (has links)
Aún con los constantes avances en la industria de la construcción, existen puntos clave que
continúan siendo relevantes en la toma de decisiones para el diseño y ejecución de un proyecto.
Puntos como la selección de un suelo apropiado para cada tipo de proyecto. Ahora bien, uno
de los principales impedimentos está relacionado a no poder obtenerse un suelo adecuado que
permita garantizar la estabilidad y durabilidad que se requiere. Si a esta problemática le
añadimos que, la constante demanda en infraestructura a nivel mundial exige a su vez un
incremento en la demanda del hormigón, cuya producción contribuye en la emisión de gases
de efecto invernadero y alternativas como la implementación de impresión 3D aplicada a la
industria de la construcción introduce varios retos de ingeniería desde el punto de vista de los
materiales. La búsqueda de una manera apropiada de estabilizar el suelo, así como poder
generar la capacidad de auto-reparación en los elementos impresos, se traduce en una necesidad
que requiere pronta atención. Esta tesis propone el desarrollo de una metodología para
estabilizar el suelo y para auto-reparar matrices empleadas en impresión 3D catalizadas por la
enzima ureasa. De los resultados adquiridos para la estabilización de suelos, la evaluación de
durabilidad frente a la erosión por agua nos indicó que la mezcla de suelo modificado con
CaCl2-urea con concentración equimolar de 1 M y solución enzimática de 5 U, presenta una
pérdida de masa de sólo el 18.35 %, en comparación con la erosión completa de la muestra en
el agua en el caso de la mezcla de suelo con agua. Por su parte, el ensayo de compresión indicó
que el uso de una solución enzimática afectó negativamente a las propiedades mecánicas del
material con un nivel de resistencia a la compresión inferior de 35.5 % con respecto al de las
muestras no estabilizadas. Por otro lado, los resultados adquiridos luego del proceso de
reparación para el caso de matrices de suelo muestran que los defectos intervenidos se pudieron
rellenar casi por completo, aunque se evidencia la presencia de erosión debido a la inestabilidad
de la propia matriz de suelo frente al contenido líquido propio de la solución enzimática. Lo
cual no se evidencia en matrices cementicias, donde los defectos se repararon sin evidencia de
erosión. Finalmente, el ensayo de compresión en las muestras auto-reparadas indicó que, el uso
de una solución enzimática afectó negativamente a las propiedades mecánicas de matrices de
suelo. Esto debido a la erosión mencionada con anterioridad al aplicarse la solución enzimática
directamente. Por su parte, el uso de una solución enzimática logra mantener las propiedades
mecánicas de matrices cementicias, donde se alcanza un valor idéntico en resistencia a la
compresión con respecto al de las muestras intervenidas. / Even with the constant advances in the construction industry, there are crucial points that
continue to be relevant in the decision-making process for the design and execution of a project.
Points such as the selection of an appropriate soil for each type of project. However, one of the
main impediments is related to not being able to obtain adequate soil to guarantee the required
stability and durability. If we add to this problem that the constant demand for infrastructure
worldwide requires an increase in the demand for concrete, whose production contributes to
the emission of greenhouse gases, and alternatives such as the implementation of 3D printing
applied to the construction industry introduce several engineering challenges from the point of
view of materials. The search for an appropriate way to stabilize the soil, as well as to be able
to generate the capacity of self-healing in the printed elements, translates into a need that
requires early attention. This thesis proposes the development of a methodology to stabilize
soil and to self-repair matrices used in 3D printing catalyzed by the enzyme urease. From the
results acquired for soil stabilization, the evaluation of durability against water erosion
indicated that the soil mixture modified with CaCl2-urea with equimolar concentration of 1 M
and 5 U enzyme solution, presents a mass loss of only 18.35 %. In comparison with the
complete erosion of the sample in water in the case of the soil-water mixture. The compression
test indicated that the use of an enzyme solution negatively affected the mechanical properties
of the material with a level of compressive strength 35.5 % lower than that of the non-stabilized
samples. On the other hand, the results obtained after the repair process for the case of soil
matrices show that the intervened defects could be almost filled, although the presence of
erosion is evidenced due to the instability of the soil matrix itself against the liquid content of
the enzymatic solution. This is not evident in cementitious matrices, where the defects were
repaired without evidence of erosion. Finally, the compression test on the self-repaired samples
indicated that the use of an enzyme solution negatively affected the mechanical properties of
soil matrices. This was due to the previously mentioned erosion when the enzyme solution was
applied directly. However, the use of an enzymatic solution did not show a significant increase
in the mechanical properties of cementitious matrices, where an identical value in compressive
strength was achieved with respect to that of the treated samples.
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Ensayo de flat jack como herramienta para la determinación del comportamiento mecánico de construcciones de adobeTacas Guillen, Kiyoshi 14 June 2018 (has links)
Las construcciones históricas representan el legado de una nación debido a su gran
importancia histórica y son generadoras de ingresos económicos por la actividad turística
que atraen. En el Perú existe una gran cantidad de construcciones patrimoniales de
mampostería de adobe. La fragilidad de este material y el elevado peligro sísmico en
nuestro país hacen que la conservación y preservación es estas estructuras sean de gran
importancia. Para ello es necesario conocer las propiedades mecánicas del material que
compone su sistema estructural. La dificultad para obtener dichas propiedades radica en
que las construcciones históricas no permiten que se ejecute intervenciones que dañen el
patrimonio mediante ensayos destructivos. Por ello, los ensayos no destructivos y semi
destructivos se adecúan a este tipo de estructuras. El ensayo de flat jack es un
procedimiento semi destructivo que consiste en simular el ensayo de compresión simple
en una sección de mampostería de la estructura. Es necesario retirar una porción de junta
de mortero para insertar los flat jacks, que son planchas de acero soldadas, y poder
suministrar presión mediante una bomba hidráulica. Las deformaciones en la sección a
ensayarse son monitoreadas durante el ensayo. Con este ensayo es posible conocer el
estado de tensiones de un área local de la estructura, el módulo de elasticidad y el
coeficiente de Poisson de la mampostería de la estructura.
El principal objetivo de esta tesis de investigación es conocer el comportamiento
mecánico de construcciones de adobe. Para ello, se realiza una campaña experimental del
ensayo de flat jack sobre dos muros de mampostería de adobe y ladrillo artesanal.
Adicionalmente se obtuvieron las propiedades mecánicas de prismas de adobe y ladrillo
artesanal mediante el ensayo a compresión simple con el objetivo de comparar resultados
con los obtenidos por el ensayo de flat jack. Finalmente, se determinó el comportamiento
mecánico del caso de estudio de la iglesia Virgen de la Asunción de Sacsamarca mediante
el ensayo de flat jack. Los resultados obtenidos muestran que el ensayo de flat jack es
adecuado para determinar las propiedades mecánicas de estructuras de adobe existentes.
El daño generado por el ensayo en las junta de mortero fue temporal y fácilmente
reparable rellenando las hendiduras con material de características similares al original. / Tesis
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Desarrollo de armazones (scaffolds) a partir de poli (ácido láctico) (PLA) y polietilenglicol (PEG) utilizando la técnica de modelado por deposición fundida (FDM) empleada en impresión 3DVillanueva Tairo, Alirio 23 May 2016 (has links)
El uso de los materiales poliméricos en el campo de la medicina ha demostrado un gran
avance durante los últimos años, buscando mejorar y ofrecer nuevos tratamientos de
rehabilitación más especializados. Un material muy utilizado hoy en día es el poli(ácido
láctico) (PLA) el cual es un polímero termoplástico con características limitadas como su
biocompatibilidad y biodegradación, por otro lado sus buenas propiedades mecánicas,
procesamiento y fácil modificación superan estas limitaciones convirtiéndolo en un
polímero con muchas posibilidades de desarrollo. Hoy en día este polímero es muy
utilizado para su investigación en el campo de los armazones (scaffolds). Los armazones
son estructuras temporales que promueven la reparación, regeneración de tejidos y órganos;
por tal razón se ha convertido en un tema de estudio actual e importante en el campo de
desarrollo de la ingeniería de tejidos y medicina regenerativa. De esta manera se plantea la
fabricación de armazones utilizando la técnica de modelado por deposición de fundido
(FDM) utilizado frecuentemente en la impresión 3D.
El objetivo del presente trabajo es el desarrollo de armazones (scaffolds) a partir de
poli (ácido láctico) (PLA) y polietilenglicol (PEG) utilizando la técnica de modelado por
deposición fundida empleada en impresión 3D.
Para el cumplimiento de los objetivos se utilizaron filamentos de PLA para fabricar
armazones de diversas características morfológicas según la metodología experimental, la
cual considera la evaluación de los valores y rangos de estudio de los diversos parámetros
de impresión en relación con el material utilizado. Los ensayos realizados para la
caracterización de las propiedades de los armazones fueron los siguientes: tracción,
compresión, calorimetría diferencial, microscopia estereoscópica y degradación. Siguiendo
en la mayoría las recomendaciones y procedimientos propuestos en las normas ASTM.
Se fabricaron armazones con poros interconectados de diferente morfología, con tamaños
de poro en el rango de 176 a 675 micras, resistencias a la tracción desde 8,33 MPa hasta
11,28 MPa, resistencias a la compresión desde 6,15 MPa hasta 15,17 MPa y porosidades
entre 56,12% a 63,3% además los valores descritos cumplen los requerimientos para su
potencial utilización como armazones para la reparación y regeneración de diversos tipos
de tejidos duros, como el hueso esponjoso, y blandos como el cartílago. / Tesis
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Anisotropy and humidity effect on tensile properties and electrical volume resistivity of fused deposition modeled acrylonitrile butadiene styrene compositesAlmenara Cueto, Carlos Ignacio 06 September 2017 (has links)
En la presente tesis, se estudió la influencia de la anisotropía y la humedad en las
propiedades mecánicas a la tracción y la resistividad volumétrica de los compuestos de
Acrilonitrilo Butadieno Estireno reforzado con Nano Tubos de Carbono y Acrilonitrilo
Butadieno Estireno reforzado con Micro Fibras de Carbono impresos en 3D de por
Deposición de Material Fundido.
Para estudiar la influencia de la anisotropía, tres diferentes orientaciones de impresión de
capa fueron comparadas (0°, 45° and 45°/-45°) esto para una altura de capa de 0.2 mm. Se
concluyó que la influencia de la anisotropía es importante para el comportamiento mecánico
de el Acrilonitrilo Butadieno Estireno con Micro Fibras de Carbono esto debido a la relación
que existe entre la resistencia que realiza el refuerzo y el alineamiento que presentan las
fibras respecto a la dirección de tracción. Por otro lado, no se encontraron mayor influencia
de la anisotropía en las propiedades mecánicas del Acrilonitrilo Butadieno Estireno con
Nano Tubos de Carbono.
En la resistividad volumétrica para el Acrilonitrilo Butadieno Estireno con Nano Tubos de
Carbono no se encontró mayor variación en los resultados debido a la anisotropía de las
capas. El Acrilonitrilo Butadieno Estireno con Micro Fibras de Carbono no pudo ser
ensayado debido a la alta resistividad que el material presentó.
Para estudiar la influencia de la humedad, dos condiciones del filamento se compararon:
seco y expuesto a la humedad. Se concluyó que la influencia de la humedad en el filamento
es también importante en el comportamiento mecánico a la tracción del Acrilonitrilo
Butadieno Estireno con Micro Fibras de Carbono esto debido a que la humedad absorbida
por el filamento se elimina a través de burbujas de vapor que explosionan durante la
impresión 3D empobreciendo así la adherencia entre la fibra y la matriz polimérica. Por otro
lado, no se encontró tampoco mayor influencia en el comportamiento mecánico a la tracción
del Acrilonitrilo Butadieno Estireno reforzado con Nano Tubos de Carbono debido a la
humedad.
En la resistividad volumétrica, se encontró que la humedad influye más en los resultados
que la anisotropía, pero no llega a ser una influencia considerable. Esta influencia se debe
principalmente a estructura menos uniforme que presenta el sólido impreso debido a las
alteraciones producto de las explosiones de burbujas de vapor para eliminar la humedad
absorbida como se mencionó anteriormente. / In the present thesis, the influence of anisotropy and humidity in the tensile
properties and electrical volume resistivity of Acrylonitrile Butadiene Styrene/Carbon
Nanotubes and Acrylonitrile Butadiene Styrene/Micro Carbon Fibers manufactured
by Fused Deposition Modeling 3D printing was studied.
To study the influence of the anisotropy three different layer printing orientations
were compared (0°, 45° and 45°/-45°) in a layer height of 0.2 mm. It was concluded
that the influence of anisotropy is important on Acrylonitrile Butadiene Styrene/Micro
Carbon Fibers tensile behavior due to relation that exist between the
performance/resistance and the alignment of the reinforcement. On the other hand,
no significant influence was found on the Acrylonitrile Butadiene Styrene/Carbon
Nanotubes.
On the electrical volume resistivity, no significant variation was found on the
Acrylonitrile Butadiene Styrene/Carbon Nanotubes by the anisotropy of the layers.
Acrylonitrile Butadiene Styrene/Micro Carbon Fibers could not be essayed because
of the high resistance of the composite.
To study the influence of the humidity, two conditions on the filaments of the
materials in study were compared: dry and moisture exposed. It was concluded that
the influence of humidity is also remarkable on Acrylonitrile Butadiene Styrene/Micro
Carbon Fibers tensile behavior because the humidity absorbed by the filaments is
removed through vapor bubble blast during the 3D printing that impoverishes the
adherence between the fibers and the matrix. On the other hand, no significant
influence was again found on the Acrylonitrile Butadiene Styrene/Carbon
Nanotubes.
On the electrical volume resistivity, the humidity influences more this attributed to
the less uniform structure the specimens printed with moisture exposed filaments
have because of the steam explosions mentioned before. / In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss von Anisotropie und Feuchtigkeit in
den Zugeigenschaften und dem elektrischen Volumenwiderstand von Acrylnitril-
Butadien-Styrol/Kohlenstoffnanoröhren und Acrylnitril-Butadien-Styrol/Mikro
Kohlefaser, hergestellt durch Schmelzschichtung Modellieren 3D-Druck, untersucht.
Um den Einfluss der Anisotropie zu untersuchen, wurden drei unterschiedliche
Schichtdruckorientierungen (0 °, 45 ° und 45 ° / -45 °) in einer Schichthöhe von 0,2
mm verglichen. Es wurde festgestellt, dass der Einfluss der Anisotropie bei
Acrylnitril-Butadien-Styrol/Mikro Kohlefaser zugverhalten aufgrund der Beziehung
zwischen der Leistung / dem Widerstand und der Ausrichtung der Bewehrung
wichtig ist. Auf der anderen Seite wurde kein signifikanter Einfluss auf die Acrylnitril-
Butadien-Styrol/Kohlenstoffnanoröhren gefunden.
Bei dem elektrischen Volumenwiderstand wurde keine signifikante Variation auf der
Acrylnitril-Butadien-Styrol/Kohlenstoffnanoröhren durch die Anisotropie der
Schichten gefunden. Acrylnitril-Butadien-Styrol/Mikro Kohlefaser konnte wegen der
hohen Beständigkeit des Verbundwerkstoffes nicht aufgeschrieben werden.
Um den Einfluss der Feuchtigkeit zu untersuchen, wurden zwei Bedingungen auf
den Filamenten der Materialien in der Studie verglichen: trocken und Feuchtigkeit
ausgesetzt. Es wurde festgestellt, dass der Einfluss der Feuchtigkeit auch bei
Acrylnitril-Butadien-Styrol/Mikro Kohlefaser-Zugverhalten bemerkenswert ist, da die
von den Filamenten absorbierte Feuchtigkeit durch Dampfblasenblasen während
des 3D-Druckens entfernt wird, was die Haftung zwischen den Fasern und der Matrix
verarmt. Auf der anderen Seite wurde auf der Acrylnitril-Butadien-
Styrol/Kohlenstoffnanoröhren kein signifikanter Einfluss gefunden.
Bei dem elektrischen Volumenwiderstand beeinflusst die Feuchtigkeit mehr, was auf
die weniger einheitliche Struktur zurückzuführen ist. Die mit feuchtigkeitsbelichteten
Filamenten bedruckten Proben haben wegen der zuvor erwähnten
Dampfexplosionen. / Tesis
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