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Estudio del sinterizado de materiales compuestos de polietileno reciclado y madera capirona recuperada fabricados mediante moldeo rotacionalArribasplata Seguin, Adan Smith 02 September 2016 (has links)
En el 2012, el Ministerio del Ambiente presentó el cuarto informe sobre desechos solido
municipales y no municipales. Según este documento, durante el 2010, en nuestro país se
generaron 613 toneladas de residuos sólidos plásticos por día. La región de Lima produce un
51,4% de los residuos plásticos totales y, dado que, solo un 31,6% de sus distritos reportaron
sobre la gestión de sus residuos, entonces, la cantidad de desechos plásticos generados podría
resultar ser más alta al de la cifra citada. Entonces, dado que Lima es la región que genera la
mayor cantidad de desechos plásticos a nivel nacional y es, al mismo tiempo, la región donde
se concentra mucha de la actividad industrial, es posible pensar en un sector industrial local
que trate de reusar estos desechos y los transforme en productos con valor agregado. Así,
uno los procesos más usados a nivel industrial para la fabricación de productos huecos de
gran volumen, libres de esfuerzos residuales y a bajo costo con respecto a otros procesos, es
el proceso de moldeo rotacional.
En este sentido, el objetivo principal de esta investigación es estudiar el sinterizado de
materiales compuestos de polietileno reciclado y madera capirona recuperada fabricados
mediante moldeo rotacional con el fin de incentivar el uso de materiales alternativos,
conformados a partir materiales considerados como desechos, dentro del sector industrial.
Para cumplir con el objetivo principal, se ha estudiado el estado del arte referente al proceso
de moldeo rotacional y a los materiales compuestos constituidos de plástico y madera. Se
han identificado los parámetros críticos del proceso de moldeo de estos materiales tales
como la temperatura y el tiempo de calentamiento y el tamaño y la proporción en volumen
de las partículas de madera, a partir de los cuales, fue posible idear una metodología
experimental. En base a esta metodología, se llevaron a cabo ensayos de moldeo rotacional
en cuatro etapas diferentes y, en cada una de ellas, se elaboraron varios materiales
compuestos según diferentes condiciones de moldeo. Al final de cada etapa, estos materiales
fueron sometidos a ensayos de tracción a fin de evaluar el efecto de los parámetros del
proceso sobre las propiedades mecánicas del material determinados en base a dicho ensayo
de control. En la primera etapa, se determinaron las temperaturas y tiempos de
calentamiento. Durante la segunda, tercera y cuarta etapa, se evaluaron el efecto de la
proporción en volumen de las partículas de madera, del tamaño de partícula de madera de la
temperatura, respectivamente. Los constituyentes también han sido caracterizados.
Se ha estudiado el sinterizado de materiales compuestos de polietileno reciclado y madera
capirona recuperada fabricados mediante moldeo rotacional y se ha demostrado que el
proceso de sinterización se realiza más eficazmente a mayor temperatura y mayor tiempo de
calentamiento para una misma proporción de madera. El material de mejores propiedades
mecánicas es aquel que está constituido por un 15 % en volumen de partículas de madera y
ha sido moldeado a 300 °C durante 25 minutos. Asimismo, se probado que a medida el
contenido de madera aumenta, se dificulta el proceso de sinterización y disminuyen las
propiedades mecánicas del material compuesto; mientras que, a medida que disminuye el
tamaño de partículas de madera, las propiedades mecánicas mejoran. / Tesis
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Cálculo numérico de los modos de vibración en un panel compuesto tipo panal de abeja mediante análisis isogeométricoVelásquez Salinas, Camila Francisca January 2015 (has links)
Ingeniera Civil Mecánica / La constante búsqueda de la optimización de recursos en diversas áreas de la ingeniería a nivel mundial crea la necesidad del desarrollo de nuevos materiales y configuraciones estructurales. Es en este contexto, que nace la gama de estructuras compuestas, que corresponden a unidades constituidas por dos capas delgadas, envolviendo al centro de un material más liviano. Como resultado, se obtiene una estructura liviana pero con alta rigidez a la flexión, que tiene aplicaciones en diversas áreas de la ingeniería (aeroespacial, energética, transporte, entre otros). Por esto, resulta primordial contar con metodologías robustas para determinar y controlar la vida útil de los mismos.
Este documento postula una herramienta para perfeccionar el trabajo realizado por un grupo de ingenieros del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile, en el desarrollo de un método de detección de delaminación en paneles compuestos tipo panal de abeja. En particular, se explora el uso análisis isogeométrico (IGA) con funciones de forma tipo NURBS (Non Uniform Rational B-Splines), las cuales poseen suavidad superior a las del método de elemento finito tradicional (FEM). Esta mayor suavidad debiera resultar en un mejor cálculo numérico de los modos de vibración del panel compuesto a estudiar.
Dicho lo anterior, el objetivo general es calcular numéricamente los modos de vibración de una placa compuesta tipo panal de abeja, mediante IGA, con funciones de forma tipo NURBS. Para lograrlo, se plantean diversos objetivos específicos, entre los cuales se encuentra el entrenamiento en la utilización del método, cálculo de modos de vibración del panel compuesto y cálculo de correlación numérico experimental de modos obtenidos.
Se considera una metodología iterativa, donde se seleccionan y varían los parámetros que definen el modelo (orden de las NURBS y tamaño de malla) en búsqueda del óptimo, que se define en base a precisión.
Finalmente, se determina que el mejor modelo contiene NURBS de orden 12 en una malla de 50x30 elementos, con el cual se obtienen correlaciones casi perfectas en todos los modos a excepción del modo N°5, para el cual solo se alcanza un 93,9 % y no directamente sino que se requiere la aplicación de un procedimiento posterior de manipulación de datos.
Además, se tiene un mayor requerimiento computacional, lo que pudiere mejorarse con algoritmos más eficientes de integración o la optimización del programa. Finalmente, pese a que no se constituye como un mejor método que FEM para análisis modal, IGA sí tiene un mejor desempeño en otro tipo de problemas (ej. pandeo de Euler).
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Proceso de conformado de pieles estructurales transparentesVidal Domínguez, Alejandro January 2014 (has links)
Memoria para optar al título de Diseñador Industrial / En esta memoria se presenta el proceso y desarrollo de una nueva tecnología
para la fabricación y conformado con materiales compuestos, como los polímeros
reforzados con fibra. El proceso propuesto, permite realizar estructuras reticuladas,
o pieles estructurales transparentes, que se logran adaptar a figuras de variados
grados de curvatura, que pueden servir para reforzar, complementar, decorar
o formar objetos y artefactos. Esta nueva tecnología es un proceso de bobinado
por filamento pero, mediante unas guías, permite realizar un bobinado preciso de
manera manual, asistido por computadora que permite manejar las variables de
costos, materiales y hasta evaluar la estructura, sin necesidad de instalaciones, ni
maquinarias industriales.
Este nuevo proceso se emplaza entre los demás procesos de conformado
existentes con la diferencia en que enfoca su uso en espacios comunes de fabricación
para la comunidad, como son el Fab Lab y los Hackerspace.
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Desarrollo de un material compuesto basado en carozo de durazno y polipropileno para aplicaciones constructivasMolina Mora, Josefa January 2016 (has links)
Memoria para optar al título de Diseñadora Industrial / Este proyecto tiene como objetivo general desarrollar un material compuesto de bajo impacto ambiental basado en un residuo de la industria hortofrutícola chilena.
Esta investigación se llevó a cabo en dos etapas, en la primera se identificó y caracterizó el carozo de durazno como residuo agroindustrial de la industria de procesamiento de conservas y en la segunda se seleccionó el polipropileno como aglomerante de bajo impacto ambiental. En la segunda fase se exploró la factibilidad de conformar un material compuesto con el residuo y aglomerante seleccionados. Posteriormente se caracterizó el material en cuanto a sus propiedades físico-mecánicas, de moldeabilidad y envejecimiento y se comparó con el compuesto de madera-plástico y con el polipropileno.
El material resultante demostró tener buenas propiedades físicas, con un resultado de hinchamiento un 50% más bajo que la madera-plástico tradicional. En cuanto a las propiedades mecánicas, el módulo elástico en flexión del material diseñado es un 40% más bajo que el de la madera-plástico.
Presenta buenas terminaciones mediante el mecanizado y con ciertas restricciones el moldeado con calor es una buena opción para trabajar el material.
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Estudio de la conformación de un material compuesto en base a fibra de mimbre, salix viminalis, y resina epoxiMartel Jachura, Jenny January 2014 (has links)
Memoria para optar al título de Diseñador Industrial / Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento / La presente investigación se enmarca en la exploración y experimentación de
materiales compuestos desarrollados en base a residuos orgánicos, con el fin de
realizar un material en base a fibra de huira de mimbre, Salix Viminalis, y resina
epoxi, utilizando tecnología de baja complejidad.
Para ello, se evaluó el proceso de composición y conformación de un material
compuesto en base a los componentes ya nombrados, que permitieron establecer
un método procedimental para la conformación del material y una ficha técnica
de sus características principales.
En base a lo anterior, se investigan posibles aplicaciones del material compuesto,
que permitan integrarlo a modo de componente constructivo en un producto de
la artesanía del mimbre, con el fin de otorgar al residuo una vida útil dentro de la
misma área de acción donde es generado.
El resultado se materializa a través del diseño de luminaria, en conjunto con un
artesano de la localidad de Chimbarongo, obteniendo un producto colaborativo
entre artesanía y diseño, que integra ambos formatos de mimbre, el tejido y el
conformado.
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Estudio del sinterizado de polímeros reforzados con fibras naturalesCubillas Arias, Mario Luis 29 November 2011 (has links)
El tema central de la tesis es el estudio del sinterizado (coalescencia,
densificación y consolidación) del polietileno de alta densidad en polvo en presencia de
refuerzos de fibras naturales. Los procesos de fabricación relacionados con el
sinterizado son el moldeo rotacional y el moldeo por compresión.
El objetivo de la tesis es mostrar los mecanismos que rigen el sinterizado de partículas
de polietileno en estado puro y cuando es reforzado con fibras de sisal hasta obtener
resultados que se constituyan en herramientas teóricas y experimentales para
optimizar los procesos de fabricación mencionados.
Para efectos del presente estudio se diseñó y fabricó un horno de sinterizado, con un
controlador de temperatura, para simular las condiciones de los procesos de
fabricación, obteniendo por medio de un microscopio estereoscópico y una cámara
digital imágenes secuenciales del sinterizado, registrando datos cuantitativos para
caracterizar el proceso.
Inicialmente se estudió el comportamiento del polietileno de alta densidad sin refuerzo
para después proceder al estudio de las partículas de polietileno en presencia de las
fibras naturales.
Como resultado se muestran y describen los mecanismos del sinterizado para ambos
casos. Se hizo una comparación de los resultados experimentales con los modelos
teóricos obteniéndose aproximaciones aceptables. Ante la presencia de fibras
naturales se concluyó que los modelos teóricos no son aplicables, pues las fibras
inducen la separación entre las partículas dificultando la coalescencia de las mismas.
En este contexto se presentan resultados de los mecanismos de formación, desarrollo,
eliminación y la determinación del ciclo de vida de las porosidades internas del
material, que permiten registrar referencias sobre tiempos de fabricación que
garanticen la mínima presencia de vacíos interiores en el producto y como
consecuencia materiales con mejores propiedades mecánicas.
Para cuantificar la adhesión entre la fibra y la matriz se usó la técnica del ensayo de
fragmentación de una fibra que permitió estimar el valor del esfuerzo de corte entre los
componentes del compuesto. Se determinó que en el caso de fibras tratadas
previamente con ácido esteárico se obtuvo aproximadamente un 25% de incremento
en la resistencia de corte interfacial en comparación con las fibras sin tratamiento. / Tesis
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Comportamiento mecánico de materiales compuestos de matriz termoplástica reforzada con partículas de cobreCortés Quezada, Elizabeth Zaira January 2014 (has links)
Ingeniera Civil Mecánica / Los materiales compuestos de matriz termoplástica reforzada con partículas de cobre son atractivos por la versatilidad dada por el polímero y el poder antimicrobiano dado por el cobre. Estos sistemas tienen potenciales aplicaciones en diferentes industrias, como la médica, de alimentos, tecnológica y aeronáutica, por nombras algunas. Al pensar en su utilización en un producto, es necesario el conocimiento de las propiedades mecánicas, campo de estudio en donde hay mucho que discutir y profundizar.
El objetivo de este trabajo, es estudiar el comportamiento mecánico de materiales compuestos de matriz termoplástica reforzada con partículas de cobre. Se utilizaron tres tipos de matrices poliméricas de diferente morfología: HDPE y otras tipo LLDPE (identificadas como Engage 1 y 2); tres tipos de refuerzo de cobre de diferentes; y a cuatro porcentajes de carga volumétrica: 0,5, 1, 2 y 4% para cada matriz. Los materiales compuestos se fabricaron por medio de mezclado en fundido, y, a través de la realización de ensayos de tracción, se estudió el módulo de Young y la predictibilidad de modelos específicos para esta propiedad, el alargamiento a la rotura; y la resistencia a la tracción.
De los resultados se obtuvo que el torque de mezclado disminuyó con el tiempo de ensayo para todos los materiales. Esto se atribuyó a la reducción de la fricción interna del material, debido al deslizamiento de las cadenas del polímero sobre la superficie de partículas de cobre, dado la nula interacción entre ambos.
Respecto a las propiedades mecánicas, para todos los materiales, al aumentar la carga volumétrica se produjo un aumento del módulo de Young respecto a la matriz pura, resultado que no fue predicho por el modelo de Halpin Tsai, por ser insuficiente a la hora de integrar todos los fenómenos ocurridos durante la tracción.
De los resultados SEM, se obtuvo diferencias en las macro morfologías de fractura según el tipo de matriz, atribuido a la diferencia de rigidez entre ellas. Además se observaron aglomerados de cobre distribuidos uniformemente en la matriz, lo que permitió la aplicación del modelo de agregación primaria (MAP) para el módulo de Young. Este modelo reprodujo los resultados experimentales mejor que el de Halpin Tsai, pero sin predecirlos completamente.
Mientras que los materiales de HDPE y Engage 1 disminuyeron su alargamiento, al aumentar la carga volumétrica de cobre, para el Engage 2 esta propiedad se vio muy poco afectada. La tendencia general en todos los materiales fue al aumento de la resistencia a la tracción y a la baja en la tenacidad; sin embargo, para la matriz más elastomérica (Engage 2), se obtuvo un importante aumento de la tenacidad con la inclusión de cobre.
Por medio de la realización de ensayos de termogravimetría, se determinó que la temperatura de degradación de los materiales supera los 300ºC, lo que confirma la no degradación de los materiales durante el mezclado a 190 ºC. Quedó en evidencia el efecto catalítico del cobre en las reacciones de degradación del material, disminuyendo la temperatura de degradación máxima de los mismos, al aumentar la carga volumétrica de cobre. La masa residual de estos ensayos aumenta con la carga de cobre, superando el porcentaje en peso de cobre agregado en la fabricación del material.
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Desarrollo de un material compuesto biodegradable a partir de la utilización del residuo cáscara de nuezParodi Miranda, Daniella January 2016 (has links)
Memoria para optar al título de Diseñador Industrial / El
presente
tiene
como
objetivo
diseñar
un
innovador
material
biodegradable
que
presenta
como
elemento
principal
la
cáscara
de
nuez
de
Nogal,
un
residuo
de
la
agroindustria
Chilena.
La
cáscara
está
constituida
de
celulosa,
hemicelulosa
y
lignina,
se
extrae
en
el
proceso
de
pelado
de
la
nuez,
representa
entre
un
40%
y
65%
del
peso
del
fruto.
Dado
su
bajo
costo,
su
naturaleza
biodegradable
y
su
disponibilidad
durante
todo
el
año,
la
cáscara
de
nuez
es
una
potente
materia
prima
con
múltiples
oportunidades
para
el
diseño.
A
través
de
los
años,
la
cáscara
de
nuez
como
desecho
ha
incrementado
de
gran
manera
su
volumen
en
Chile,
esto
dado
que
el
país
se
ha
posicionado
como
uno
de
los
mayores
productores
de
nuez
a
nivel
mundial
(Sofofa,
2015).
Sin
embargo
no
se
le
ha
dado
la
importancia
adecuada
como
materia
prima,
hoy
en
día
se
utiliza
principalmente
para
rellenar
caminos,
granallado
o
como
combustible.
Este
trabajo
se
centra
en
una
investigación
experimental
que
consta
de
cuatro
fases.
En
la
primera
la
cáscara
se
tritura
para
conseguir
granulometrías
y
se
mezcla
con
diversos
aglutinantes
biodegradables
en
distintas
proporciones.
Luego
de
combinar
estas
variables
se
elaboran
probetas
de
estudio.
La
segunda
consiste
en
someter
las
muestras
a
ensayos
mecánicos,
térmicos,
de
comportamiento
al
fuego
y
de
mecanizado
con
distintas
herramientas
con
el
fin
de
identificar
las
características
y
comportamiento
del
compuesto.
En
la
tercera
fase
se
exploran
diversas
morfologías
con
el
material
compuesto,
evaluando
sus
posibilidades
constructivas.
Finalmente
se
analiza
el
ciclo
de
vida
del
proceso
del
material
(de
la
puerta
a
la
puerta);
con
el
fin
identificar
su
huella
de
carbono
y
ambiental,
detectando
posibles
ineficiencias.
Los
resultados
muestran
que
es
un
material
liviano,
con
destacadas
características
de
resistencia
térmica,
no
tóxico,
que
se
puede
conformar
a
partir
de
moldes
y
herramientas
comunes
en
la
industria.
Además
de
lo
anterior
requiere
bajo
nivel
de
tecnología
y
energía
para
ser
procesado,
presenta
bajo
costo,
genera
una
mínima
cantidad
de
desperdicios,
y
posee
un
ciclo
de
vida
circular
al
ser
biodegradable,
por
lo
que
se
considera
que
presenta
una
gran
oportunidad
para
el
desarrollo
de
nuevos
productos. / 12-2019
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Estudio para la elaboración de un material compuesto por fibra de mimbre (salix viminalis) y acetato de polivinilo con propiedades auto-estructurantesFernández Gallardo, María Luz January 2015 (has links)
Memoria para optar al título de Diseñador Industrial / El proyecto de título presentado a continuación, de acuerdo al protocolo de titulación del consejo del Departamento de Diseño de la Facultad de Arquitectura y Urbanismo, se enmarca como proyecto de tipo profesional.
El siguiente proyecto consiste en el proceso de experimentación de un material compuesto,
constituido por fibra de mimbre (Salix Viminalis) en formato de huira entramada, y un adhesivo de fijación Acetato de Polivinilo (PVA). Esto con el objetivo de generar piezas auto soportantes, es decir, que carezcan de una estructura interna o externa que les proporcione la morfología final.
A través de diversas etapas de experimentación fue posible identificar y determinar los parámetros de relación entre estos dos componentes. Es así, como el trabajo se divide en tres partes fundamentales que responden a los objetivos del proyecto. En una primera etapa se diseñan las morfologías que se someterán al moldeo a través de la técnica de machihembrado.
Posteriormente la segunda parte consiste en la definición de los parámetros a estudiar y las variables que las probetas finales presentarán, para finalizar en la etapa de aplicación y creación de probetas de estudio, que logren levantar y generar información relevante con respecto al uso del material.
Es así como por medio de una metodología experimental de diseño se busca explorar la plasticidad natural del mimbre, al ser fijado a través de un adhesivo, constituyéndolo como un material compuesto, con la finalidad de generar nuevos conocimientos que sirvan para mejorar las técnicas productivas del material, las cuales permitirán ampliar la tipología morfológica
actual de manera de contribuir una vía hacia la microindustrialización sostenible de éste.
El aporte en este sentido se dirige a los atributos de valor que se localizan en el proceso de diseño que genera elementos de innovación y sobre la premisa de la pertinencia y el compromiso que el diseñador adquiere con su entorno, y con nuestros saberes tradicionales. / abril 2017
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Estudio del sinterizado de materiales compuestos a partir de polietileno reciclado y madera capirona recuperada mediante moldeo por compresiónGastelo Casal, César Samuel 16 April 2018 (has links)
A nivel mundial, la industria ha crecido enormemente en sus diferentes sectores, siendo la industria del plástico una de las que ha tenido un crecimiento considerable, entre otros, debido al desarrollo de diferentes tecnologías relacionadas con los diferentes procesos de fabricación, tales como: extrusión, inyección, soplado, moldeo por compresión, moldeo rotacional, los cuales permiten obtener diversos productos útiles para la sociedad. Sin embargo, la inadecuada gestión de residuos generados por estos productos ha incrementado la contaminación ambiental, principalmente en las grandes ciudades del
mundo. Al mismo tiempo, como una alternativa de solución a este problema se viene investigando sobre la viabilidad de usar plásticos reciclados y madera recuperada para fabricar materiales compuestos con el propósito de aprovechar estos residuos, a la vez que se contribuye con el cuidado del ambiente.
En este sentido, el objetivo del presente trabajo es el estudio del sinterizado de materiales compuestos obtenidos a partir de polietileno reciclado y madera capirona recuperada fabricados mediante moldeo por compresión. Este estudio cuenta con tres etapas. En primer lugar se realizó la caracterización de los
constituyentes del material compuesto: madera capirona recuperada y polietileno de alta densidad reciclado, según las normas ASTM. En la segunda etapa, según el diseño experimental se fabricaron muestras para diferentes temperaturas de trabajo y tiempos de permanencia en el horno, manteniendo constante el tamaño de partícula (≤3.33 mm) y la proporción en volumen: 70% plástico y 30% madera; luego a partir de estas muestras se elaboraron probetas para someterlas a ensayos de flexión, con la finalidad de determinar los valores óptimos de dichos parámetros de sinterizado para la fabricación del material compuesto bajo las condiciones antes mencionadas. Como parte final de la segunda etapa
se fabricaron muestras del material compuesto sinterizado utilizando la temperatura y el tiempo de permanencia obtenidos, para evaluar el proceso de sinterizado en función de la proporción en volumen y el tamaño de partícula. Finalmente en la tercera etapa se realizó la caracterización de las muestras ensayadas con los parámetros óptimos. Se ha realizado el estudio del proceso de sinterizado de materiales compuestos, a partir de polietileno reciclado y madera capirona recuperada mediante moldeo por compresión, habiéndose determinado que los parámetros de proceso más importantes son la
temperatura de calentamiento del horno y el tiempo de permanencia en el mismo. A mayores temperaturas y tiempos en el horno el sinterizado se favorece y es limitado por la degradación de los materiales. Se puede reducir el tiempo de calentamiento incrementando la temperatura y viceversa.
El material compuesto de polietileno de alta densidad reciclado y madera capirona recuperada con mejores propiedades mecánicas se obtiene con los siguientes parámetros: 70% de polietileno de alta densidad reciclado y 30% de madera capirona recuperada (% en volumen) de 1.9 mm a 3.3 mm de tamaño, a una temperatura de 175°C y 40 minutos de calentamiento en el horno, 10 minutos de tiempo de enfriamiento bajo una presión de 70 bar. Para estas condiciones, la resistencia a la flexión es 25 MPa y el modulo elástico en flexión es 1293 MPa, la densidad 0.91 g/cm3 y la absorción de agua es 2.2 %. / Tesis
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