Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecánica / El efecto de superelasticidad y memoria de forma presentada por las aleaciones con memoria de forma está relacionado con una transformación martensítica inducida por esfuerzo. Por otro parte, en una aleación Cu-11,8%p.Al-0,5%p.Be policristalina, la cual presenta un comportamiento superelástico a temperatura ambiente, se ha observado que tal comportamiento se extiende hasta aproximadamente 3-4% de elongación; para deformaciones mayores, en el llamado rango post-superelástico (RPSE) se tiene, al retirar la carga, martensita retenida y deformaciones permanentes. En el RPSE se han detectado ciclos de histéresis, asociados a amortiguamiento interno. El objetivo de esta tesis es estudiar las transformaciones microestructurales de una aleación Cu-11,8% p. Al-0,5% p. Be deformada por tracción en el RPSE, para obtener información acerca del mecanismo de amortiguamiento interno en ese rango. Se empleó una aleación Cu-11,8%p.Al-0,5%p.Be producida por Trefimetaux (Francia), bajo la forma de alambres de 3,4 mm de diámetro. Trozos de 100 mm de longitud se sometieron a un envejecimiento convencional a 100ºC por 24 h. Con algunos de esos trozos se realizaron ensayos de tracción (carga-descarga), hasta distintas deformaciones (εim= 0 - 10,7 %) a temperatura ambiente y a una velocidad de deformación de 10 mm/min. Durante los ensayos se midió la temperatura superficial de las probetas, Tp. Se determinaron curvas esfuerzo-deformación σ-ε y temperatura-deformación Tp-ε para un único ciclo de carga-descarga por probeta. A muestras deformadas se les aplicó metalografía óptica. Por calorimetría diferencial de barrido (DSC) se analizaron muestras para distintos εim, aplicando tres ciclos de enfriamiento-calentamiento (-100 a +500°C), a 10°C/min. En las curvas σ-ε se observaron los habituales rangos para estas aleaciones: elástico, superelástico, y post-superelástico. De esas curvas, se determinaron los siguientes valores de propiedades, valores que en general son concordantes con resultados previos: módulo de Young E= 82 GPa, esfuerzo de transformación σT= 237 MPa, y esfuerzo de fractura σF= 692 MPa para una elongación de 10,7%, aproximadamente. Se estableció que la deformación asociada al inicio del RPSE corresponde a εLSE= 3,8%, aproximadamente. Por otra parte, la forma de las curvas Tp-ε presentan rangos, en términos de esfuerzos, que coinciden con aquellos observados en las curvas σ-ε. El análisis metalográfico reveló que las probetas deformadas en el RPSE presentaron martensita retenida en una matriz de austenita. Así, al aumentar la deformación impuesta, se verificó que, después de descargar, la fracción en volumen de la austenita (fV) es decreciente y la de martensita retenida (fVM) es creciente. El análisis por DSC de las probetas deformadas en el RPSE, mostró máximos calorimétricos en el rango inicial de bajas temperaturas del primer ciclo térmico, los cuales son consistentes con que a mayor εim, mayor es la fVM retenida y menor la de austenita. Además, al pasar por primera vez las muestras DSC por el rango de altas temperaturas, se observaron máximos por sobre los 450°C asociados a alguna forma de recuperación. Así, en los dos ciclos térmicos siguientes ya se tenían máximos calorimétricos de baja temperatura asociados a fV cercanos a 1. También se observó que el amortiguamiento interno aumenta con la εim en el RPSE. Esto se puede explicar por que, a mayor εim habrá más martensita y menos austenita, y es sabido que el amortiguamiento interno en la martensita para aleaciones con memoria de forma es mayor que en la austenita. De esta manera, el mecanismo de amortiguamiento que prevalece en el RPSE corresponde a aquel de la martensita.

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Se elaboraron poliuretanos elastoméricos (PUE) a partir de un poliol de base biológica, el diol dimero de ácido graso (FADD), un poliol convencional (politetrametileno éter glicol-PTMEG) y el diisocianato de 4,4-difenilmetano. Se investigó la influencia del poliol FADD sobre la resistencia al desgaste y la separación de microfases de este material elastomérico. El poliuretano elastomérico fue elaborado mediante el método del prepolimero, ósea en dos etapas. En la primera etapa, se sintetizó un prepolímero de poliuretano usando diisocianato de 4,4'-difenilmetano (MDI) y politetrametileno éter glicol (PTMEG). En las formulaciones de poliuretano, el FADD reemplazó gradualmente a este último hasta alcanzar el 100% en peso del total de polioles. En la segunda etapa, los prepolímeros, conteniendo grupos isocianato terminales, se unieron usando 1,4-butanodiol (BDO) como extensor de cadena para obtener poliuretanos elastoméricos (PUE) basados en poliol de tipo poli(éter-éster). La miscibilidad entre los polioles de base éster y éter (FADD y PTMEG, respectivamente) se estudió cualitativamente con microscopía óptica y mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), método que también se utilizó para investigar el grado de separación de fases (DPS) de los PUE obtenidos. Los espectros FTIR resultantes mostraron posibles interacciones de tipo puentes de hidrógeno entre el grupo éster de FADD y el grupo hidroxilo de PTMEG, lo que indicaría una miscibilidad parcial entre el poliol éster FADD y el poliol éter PTMEG. Esta miscibilidad parcial fue corroborada cualitativamente por microscopía óptica. Además, el DPS de los PUE obtenidos disminuyó al aumentar el contenido de FADD en la formulación de elastómero. Sin embargo, por encima del 25% en peso de FADD, no hubo mayor disminución de este parámetro. El rendimiento de desgaste de los PUE se determinó mediante pruebas de resistencia a la abrasión y erosión, donde las pruebas de erosión se llevaron a cabo en una máquina de erosión de fabricación propia basada en el método ASTM D-968. Los resultados mostraron que la resistencia al desgaste de los PUE aumenta al aumentar el contenido de FADD, hasta aproximadamente un 50% en peso de FADD. Esta investigación mostró que los PUEs de base biológica podrían ser adecuados para fabricar repuestos para la industria minera, donde los PUEs usados actualmente para este fin aún son elaborados con polioles a base de petróleo.

Geólogo / En el rubro de la minería siempre están muy presentes dos factores, la rentabilidad del negocio y la seguridad de los trabajadores. Para cumplir con ambas es necesario tener un acabado conocimiento sobre el comportamiento local de la roca. Entre las pruebas más básicas e importantes dentro de la caracterización física de la roca está el de compresión uniaxial no confinado (UCS), que como bien dice su nombre, es una prueba donde se aplica compresión en un solo sentido (vertical) a una muestra de roca cilíndrica, hasta que esta falle. Externamente se usa un dispositivo para medir la deformación, como los strain gauges y LVDT. Si bien estos son métodos confiables y ampliamente usados, en este trabajo, el objetivo es validar una técnica relativamente nueva en esta área, la medición de deformación usando correlación de imágenes digitales (DIC). El concepto básico de esta consiste en tomar una gran cantidad de fotos de un objeto en una ventana de tiempo en la que presente algún tipo de movimiento o deformación. Estas imágenes son luego procesadas en un software especializado que identifica los desplazamientos a través de la comparación de imágenes. Lo que se hace en este trabajo es realizar y grabar 15 ensayos UCS de carga fija en probetas de roca, con los que se busca determinar hasta donde llegan las capacidades del DIC en estudios de roca. En las pruebas realizadas se encuentra que los gráficos de deformación versus estrés son parecidos a los que se hacen con otros métodos. La cantidad de deformación es similar, mientras que la forma y eventos capturados en la curva dependen mucho del criterio de posicionamiento de las mediciones por DIC. Se confeccionan representaciones visuales de la deformación, donde se muestra, usando mapas de colores, las zonas que sufren desplazamiento durante el proceso de falla. Por último, en el análisis estructural de la secuencia se hace un detalle de cómo va apareciendo cada fractura durante la carga, dando la posibilidad de encontrar relaciones entre cada falla. A partir de los resultados obtenidos se concluye que el DIC es un método muy flexible en cuanto que puede hacer infinitas mediciones de la cara estudiada, de alta precisión y que entrega mucha más información que otros métodos. Todo esto hace que sea muy útil en tres escenarios: cuando se quieren hacer mediciones de deformación sobre una muestra, cuando se quiere mostrar visualmente la deformación ocurrida en la muestra y para hacer análisis estructurales muy enfocados.

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.

La presente investigación corresponde al estudio del concreto añadiendo vidrio pulverizado como adición a la mezcla, sabiendo que existe en el distrito de Chiclayo déficit en reciclar el vidrio es por ello que se busca ser aplicado al concreto, sabiendo que el vidrio posee alto contenido de sílice este puede aportar cierta resistencia al concreto, por lo que se busca conocer cuál es el porcentaje y tamaño óptimo de vidrio que puede ser añadido al concreto. El estudio se basó en estudio de los agregados de las canteras más representativas de la zona y así también la evaluación de concreto en estado fresco y endurecido, y la durabilidad del concreto.

Los elementos de máquinas en servicio en general no fallan por resistencia estática, salvo en casos excepcionales. La falla es siempre a consecuencia de la fatiga de los mismos, fenómeno de trascendencia para los ingenieros, ya que como se sabe, las roturas en servicio de los elementos de un mecanismo o estructura en términos económicos representan un alto costo, es por ello que el estudio de este fenómeno es de mucho interés. Para el estudio del fenómeno de la fatiga las instituciones educativas requieren que sus laboratorios cuenten con equipos que permitan realizar este tipo de ensayos. El trabajo desarrollado muestra el diseño de una maquina flexorativa entre apoyos para realizar el ensayo de resistencia a la fatiga de metales, con el finalidad que los estudiantes de la universidad Nacional de Trujillo sede Valle de Jequetepeque : primero reconozcan estos tipos equipos para ensayos , segundo en lugar en un futuro puedan experimentar este tipo de fenómeno en la práctica y por ultimo tengan una clara idea de cuán importante es el analizar y considerar el fenómeno el fenómeno de la fatiga en sus diseños. La presente investigación nos ha permitido encontrar los parámetros necesarios para el diseño en la construcción de la máquina , asimismo seleccionar componentes electromecánicos requeridos para su funcionamiento y por ultimo poder simular la estructura a través del software SOLIDWORKS que nos permite encontrar los factores de seguridad para poder compararlos con calculados. La carga a aplicar en la maquina se ha calculado de 40 kg teniendo en cuenta la norma ASTM para probetas de 7,5 de diámetro, la potencia requerida es de 0,5 HP seleccionando un motor Thunder de 1800 rpm monofásico., el diámetro del eje es de 25 mm con un factor de seguridad de 7 y 11 bajo carga estática, para la estructura en el diseño y construcción de este tipo de máquinas se utilizado el acero AISI 1030 HR. Otro elemento importante ha sido la selección del acoplamiento L090 con una capacidad de carga de 5,11 kW y las chumaceras tipo pedestal de la marca SKF serie SY 25 FM para ejes de 25 mm. Con los resultados y cálculos obtenidos e investigando trabajos similares se construyó el equipo que permitirá en el futuro realizar ensayos de fatiga.

El presente trabajo de investigación tiene como objetivo determinar si es posible mejorar la ductilidad de elementos estructurales de una edificación haciendo uso de fibras de acero tratándose en este caso de vigas rectangulares de concreto. Con el propósito de darle mayor capacidad de deformación al elemento, sin llegar al colapso, ante un sismo. Para lograr lo antes mencionado se llevó a cabo la realización de ensayos comparativos entre una viga patrón(dosificación sin fibra de acero) y vigas reforzadas con fibras de acero (SFRC). El ensayo consistió en el diseño de una viga simplemente apoyada con cargas puntuales en cada tercio dela luz de la viga. Fueron 6 muestras en total, de las cuales 2 fueron construidas con concreto convencional con longitudes de 3.5 m, y 4.5 m y los 4 restantes fueron construidos con las mismas características pero adicionando a cada viga 10 kg y 20 kg de contenido de fibras de acero por m3 de concreto. Realizados lo ensayos, fue de nuestro interés el diagrama carga de flexión, pues a partir de estos y a través de una serie de cálculos matemáticos podamos determinar si las fibras de acero mejoran o no la ductilidad de las vigas de concreto. Finalmente, se pudo concluir que la combinación de fibras de acero con el refuerzo convencional da buenos resultados pues otorgan un incremento de la tenacidad, ductilidad y resistencia al elemento. Sim embargo se pudo determinar que una dosificación pequeña de fibra como fue la dosificación de 10 kg/m3 de concreto no incide en la capacidad de deflexión de las vigas, sim embargo la dosificación de fibras de 20 kg/m3 de concreto si mejora esta capacidad y por ende mejora su ductilidad.

Esta investigación tiene como principal objetivo la incorporación de la ceniza de carbón y la cal en porcentajes que están en función del peso del adobe, con el fin de evaluar su erosión y su resistencia. El desarrollo de la investigación se centró en el distrito de Túcume, en primer lugar se realizaron: ensayos in situ para seleccionar el material, ensayos en laboratorio para determinar el suelo más apto con el que se fabricaron los adobes. Por otro lado, se obtuvieron las cenizas de carbón de la ladrillera artesanal y la obtención de la cal en la zona norte de Lambayeque. También abarca ensayos físicos y mecánicos en los dos tipos de adobe, el adobe tradicional de la zona y el adobe con la incorporación de las cenizas de carbón y la cal en 3%, 5%, 8%,10% y 12% para comparar sus propiedades. Asimismo se construyeron Muros tipo Patrón y se realizó una inundación simulada para evaluar la resistencia al estar expuestos al agua. Una vez obtenidos los resultados, se concluyó que la mejora de la resistencia a la erosión y resistencia a compresión del adobe se da con el 10% de adición de cal y cenizas de carbón.

Actualmente las viviendas en el norte del Perú se encuentran en un estado vulnerable, por consecuencia del último fenómeno del niño ocurrido en el norte del Perú, y esto se debe a muchos factores como la ubicación, el material que se usa para la construcción de dichas viviendas. Ante ello, surge la pregunta ¿De qué manera influye la adición de mucílago de algarrobo en la resistencia del adobe estabilizado ante efectos de lluvias e inundaciones? La hipótesis sostiene que el mucílago de algarrobo influye en las características mecánicas del adobe, incrementando su resistencia ante efectos de lluvias e inundaciones y se justifica de manera económica, ambiental, social y tecnológica. El objetivo general es evaluar la resistencia del adobe añadiendo mucílago de algarrobo para reducir los efectos de la lluvia y las inundaciones. Esta investigación es experimental, y se tiene como población al departamento de Lambayeque y la muestra del suelo es de la misma ciudad, en una zona donde todas las viviendas son construidas con adobe. Los ensayos que se han tomado en cuenta son los estipulados en la Norma E.080: Tierra Reforzada, y también se hizo un ensayo para comprobar la resistencia a la inundación, siendo un ensayo de simulación, llegando a comprobar los resultados del ensayo a succión. Se llegó a la conclusión que a mayor sea el porcentaje de adición del mucílago de algarrobo al adobe, mayor será su resistencia frente a efectos de agua.