Dissertations / Theses on the topic 'Refuerzo con materiales compuestos'

The research presented in this doctoral thesis focuses on damage assessment in slender structures and on the methodology of reinforcement by means of composite materials. In particular, the dynamic behaviour of masonry belfries and industrial chimneys, as well as concrete buildings constructed in the coastal area of the Spanish east coast in the mid-20th century, has been analysed. These analyses have been carried out based on the study of several specific structures. In relation to the former, research has been carried out on the bell tower of Fiesole Cathedral, Italy. The main objective of the research is to evaluate the problems of dynamic interaction between the inertial forces associated with the swing of the bells and the main structure of the bell tower. In relation to the second structural typology, a study has been carried out to evaluate the origin of the current state of cracking of the industrial masonry chimneys, as well as to evaluate the damage associated with the problems of collapse that they present at the top of the chimneys. This study has focused on two industrial chimneys located in the municipality of Manises, Valencia, and Agost, Alicante. Finally, in relation to the third structural typology analysed, a third study was carried out on the Torre Adoc 10, located in the coastal area of the city of Alicante. The main objective of this research is to analyze the combined effect of corrosion and seismic action after forty years of corrosion processes on the structure, evaluating the distribution of the damage pattern by analyzing the capacity and demand curves. Finally, an analysis related to the seismic vulnerability of industrial masonry chimneys has been carried out, focusing on the chimney of Agost, Alicante. On the basis of this analysis the pattern of damage to the structure has been defined, and a system of reinforcement using composite materials capable of preventing the structural collapse of the stack has been proposed and sized. The content of this doctoral thesis has been structured in three phases according to the development of the work carried out. In this sense, the first phase is called "Phase of structural characterization", the second phase, "Phase of definition of the numerical model" and finally the third phase, "Phase of definition and analysis of variables". During the development of the first phase, the geometric characterisation of the structures is carried out, as well as the characterisation of the materials by means of laboratory tests or on the basis of the available literature. The results obtained from the process of characterisation of the materials allow the mechanical characteristics of the mortars and brick units to be known, but in addition, analysis at a microstructural level of the samples allows the presence of contaminating agents and expansive salts to be determined, which allows the problem of the damage analysed to be put into context later with the numerical models. Finally, the dynamic characterisation of the structures is carried out with the aim of finding out the modal parameters that allow the subsequent calibration of the numerical models. In the second phase, the numerical models are generated defining the behaviour of the materials in the linear and non-linear range. In addition, the models are calibrated from the experimental data obtained in the previous phase, or by means of experimental data from the consulted bibliography. During this phase the results of the calibration have been analysed using genetic algorithms of the Fiesole bell tower, and the influence of the lateral confinement of the tower on the modal response of the structure has been determined. Finally, during the third phase, the variables associated with the damage assessment of the modelled structures are analysed. In this sense, the first variable analyzed focuses on the effect of the swing of the bells. This study analyses the effect of the velocity, the angle of oscillation and the position of the bells along the height of the tower, in order to determine the range of operation of the bells to avoid damage to the structure. In addition, the influence of the harmonics of the inertial force of the bells on the determination of the real response of the structure is evaluated and compared with the simplified solution proposed by DIN 4178. The second variable focuses on the study of the origin of the current state of damage present in masonry industrial chimneys. This study is analysed from two points of view. On the one hand, the effect of the thermal action during the normal operation of the chimney is evaluated, and on the other hand, the effect of the increase in volume of the metallic elements due to corrosion, arranged on the inside of the chimney, is assessed. Finally, the third variable is related to the analysis of the seismic vulnerability of the Agost masonry industrial chimney, and the reinforced concrete building, Torre Adoc 10. This study analyses the seismic demand through the use of elastic response spectra, and compares the capacity of the structure through a sectional analysis, and through a non-linear pushover analysis. From the results, the damage pattern in both structures is analyzed, and the influence of corrosion in the case of the reinforced concrete building is evaluated. Finally, the results of the analysis of the seismic vulnerability in the industrial chimney allow us to propose a reinforcement system using composite materials capable of preventing the collapse of the structure.

En este trabajo se ha estudiado el potencial tanto los filamentos de cáñamo como de la cañamiza como refuerzo/carga del polipropileno. La modificación de estos materiales se realiza para lograr una mayor compatibilidad con la matriz polimérica. Se evaluaron las propiedades mecánicas de las resistencias a tracción e impacto, de los materiales compuestos reforzados tanto de filamento como de cañamiza. Los filamentos de cáñamo poseen suficiente capacidad de refuerzo en los materiales compuestos basado en polipropileno debido a sus propiedades intrínsecas, siendo una buena alternativa como material de refuerzo. Así, la adición de MAPP (polipropileno modificado con anhídrido maleico) conduce a materiales compuestos con unas resistencias a tracción de hasta el 70% de las que se obtienen con compuestos de PP reforzados con fibra de vidrio. Mientras que la cañamiza ha actuado como una carga en la matriz, incrementado significativamente la rigidez de los materiales compuestos.
In this work, the potential of hemp strands as well as hemp straw, to be used as reinforcement/filler of polyprppylene has been studied. The modification of these materials ha been carried out to obtain a greater compatibility with the polymer matrix. The mechanical properties of the obtained materials were evaluated under tensile, flexural and impact stresses. The hemp strands showed a sufficient capacity of reinforcement in the polypropylene-based composite due to their intrinsic properties, being a good alternative like reinforcement agent. Thus, the addition of MAPP (polypropylene modified with maleic anhydride) leaded to composites with a value of ultimate tensile strength that achieved 70% of the value of materials formulated with PP and fibreglass. In the particular case of the addition of hemp straw, this component acted as a filler of the polymer matrix, increasing the rigidity of the composite but with a limited influence in the ultimate tensile strength.

Ingeniero Civil
Una de las técnicas de refuerzo y reparación de estructuras desarrolladas últimamente, corresponde al uso de fibra de carbono (mallas o tejidos) las que se adhieren a los elementos de hormigón o albañilería mediante resinas epóxicas en el caso de materiales poliméricos reforzados con fibra (FRP) y mediante materiales inorgánicos en el caso de las fibras con matriz cementícea (FRCM). El objetivo principal de esta investigación es describir el comportamiento de refuerzos de estructuras de hormigón con fibra de carbono adheridas con matriz cementícea (sistema FRCM). Para esto, se evalúa el desempeño de tres distintas matrices utilizadas para embeber mallas de fibra de carbono como refuerzo de elementos de hormigón. En primer lugar, se hace una revisión bibliográfica de estudios internacionales realizados para evaluar esta solución de reparación y se muestran distintos ejemplos del uso de esta tecnología en distintos lugares sísmicamente vulnerables. El trabajo experimental se inicia con una caracterización de los materiales utilizados. Se presentan las propiedades mecánicas de la malla de fibra de carbono y se caracterizan las distintas matrices cementíceas a utilizar. En esta parte, se incluye la dosificación y confección de dos morteros diseñados para actuar como matrices en el sistema FRCM. El primero de ellos corresponde a un mortero en base a cemento portland modificado con polímeros y el segundo a un mortero geopolimérico en base a ceniza volante. Estos morteros son caracterizados tanto por ensayos en estado fresco como endurecido, para ajustar su composición de modo de obtener las propiedades que normalmente se especifican para este tipo de aplicación, que en este caso corresponden a las de un mortero predosificado diseñado industrialmente como parte del sistema FRCM comercializado en Italia. La factibilidad técnica del sistema FRCM, se estudia mediante ensayos de adherencia a flexión del refuerzo aplicado a vigas de hormigón, teniendo como variable los distintos tipos de morteros y cuantías de refuerzo. Por otra parte, se evalúan las propiedades características del sistema de refuerzo mediante ensayos de tracción directa de láminas de material compuesto y ensayos de adherencia de los morteros a una superficie de hormigón. Del comportamiento observado en el ensayo de flexión, se concluye que no obstante los diferentes morteros estudiados cumplen satisfactoriamente con las condiciones de trabajabilidad requeridas por el sistema FRCM, solamente el refuerzo con matriz geopolimérica presentó un desempeño óptimo bajo la metodología de ensayo adoptada.

Este trabajo tiene como principal objetivo conocer el comportamiento de los materiales compuestos como elementos estructurales de reparación y refuerzo en estructuras de hormigón. Las investigaciones se centraron en la experimentación con dos tipos de materiales compuestos; polímeros reforzados con fibras de Carbono y polímeros reforzados con fibras de Aramida.

Los ensayos realizados se enfocaron específicamente en el estudio del comportamiento de los materiales compuestos como elementos de refuerzo bajo la acción de esfuerzos a cortante en elementos de hormigón.

Previa a la aplicación de los materiales compuestos fue necesaria la caracterización de éstos para posteriormente, determinar su comportamiento como elemento de refuerzo.

Se realizaron diversas series de ensayos en los que por una parte se aplicaron refuerzos con diferentes tipos de orientación de adherencia del material compuesto con respecto a la dirección de los esfuerzos a cortante generados en cada probeta. Por otra parte se prepararon las probetas con diferentes condiciones superficiales en la zona de cizallamiento de éstas.

Una vez terminada la fase experimental se efectuó un análisis gráfico comparativo del comportamiento de cada tipo de ensayo. Después se hizo un análisis para determinar las tensiones que se transmiten a los compuestos que actúan como material de refuerzo.

Las principales conclusiones estarán dirigidas a mostrar las cualidades y limitaciones de los materiales compuestos como refuerzo a cortante de elementos de hormigón, conociendo propiedades como la capacidad de carga, deformaciones, esfuerzos y tipo de fallo o colapso durante la acción de cargas.

Finalmente se proponen otras posibles líneas de investigación como continuación del presente estudio.
This work has as main objective to know the behavior of the composites materials as structural elements of repair and reinforcement in concrete structures. The investigations were centered in the experimentation with two types of composites materials; polymers reinforced with fibers of Carbon and polymers reinforced with fibers of Aramida.

The carried out tests were focused specifically in the study of the behavior of the composites materials as reinforcement elements under the action of shear strength in concrete elements.

Previous to the application of the composites materials it was necessary the characterization of these and later on to determine the tensions that were transmitted to these materials.

They were carried out diverse series of tests, where on one hand reinforcements were applied with different types of orientation of adherence of the composite material with regard to the address of the shear strength generated in each specimen. On the other hand they got ready the specimens with different superficial conditions in the area of shear of these.

Once finished the experimental phase a comparative graphic analysis of the behavior of each test type was made. Then an analysis was made to determine the tensions that are transmitted to the composites that act as reinforcement material.

The main conclusions will be directed to show the qualities and limitation of the composite materials as reinforcement, knowing properties like the load capacity, deformations, strength and failure type or collapse during the action of loads.

Finally they intend other possible investigation lines like continuation of the present study.

La presente tesis se ha realizado con el objetivo de estudiar el comportamiento mecánico de una columna corta, reforzada con bandas de fibra de carbono (CFRP) y con bandas de fibra de vidrio (GFRP), ante carga lateral cíclica. Para ello se construyeron tres especímenes que representarían el comportamiento de la columna corta; el primer espécimen no tuvo refuerzo externo, el segundo espécimen fue reforzado con dos bandas de fibra de carbono de 7.5 cm cada uno, el tercer espécimen fue reforzado con tres bandas de fibras de vidrio de 7.5 cm cada una. Los tres especímenes fueron ensayados mediante carga lateral cíclica con el actuador dinámico del Laboratorio de Estructuras de la PUCP. Los resultados obtenidos muestran un incremento en la resistencia ante cargas laterales de los especímenes reforzados con FRP (polímero reforzado con fibras de carbono o fibras de vidrio), en comparación con el espécimen de control. También se aprecia que los refuerzos con FRP controlaron el grosor de las grietas diagonales que se formaron en el espécimen de control.
Tesis

Actualmente la producción de calzados de cuero es una actividad económica que crece principalmente al ritmo de la población de las grandes ciudades. En distintas etapas de la producción del calzado se realiza el corte del cuero y como producto de este proceso se obtienen grandes cantidades de mermas no utilizadas en la confección del calzado; éstas representan un 4% del total del cuero utilizado, los cuales normalmente son desechados incrementando el volumen de los residuos sólidos y, con ello, los problemas medioambientales. Entre las soluciones a este problema se plantea el recuperado de los residuos de cuero con el propósito de agregar valor a la cadena de producción del calzado; así, por ejemplo, producir a partir de estos residuos un material capaz de ser utilizado como suela falsa de botas de seguridad industriales. El objetivo de este trabajo es el estudio de las propiedades de los materiales compuestos de cuero recuperado aglomerados con resina polimérica. Con este propósito, se ha desarrollado este trabajo según las siguientes etapas: en primer lugar, se estudian los fundamentos teóricos relacionados con los materiales compuestos y procesos existentes que involucren residuos de cuero; seguidamente, se estableció la metodología experimental a seguir para la fabricación del material compuesto de cuero y resina polimérica, verificando mediante ensayos el proceso más adecuado para la obtención de las diferentes mezclas a evaluar y, finalmente, se fabricaron las muestras según el diseño experimental que considera la variación de la composición de las mezclas y del tamaño de partículas de cuero y se realizaron los distintos ensayos para determinar el material compuesto que posea las mejores propiedades mecánicas y otras físicas. Finalmente, se ha determinado un proceso de fabricación para la obtención de materiales compuestos de cuero recuperado aglomerados con resina poliéster; identificando las variables involucradas en las etapas de este proceso: Preparación del cuero y la resina, mezcla de los constituyentes, curado y prensado a temperatura ambiente y curado en horno. Asimismo, se determinaron las propiedades mecánicas de los materiales compuestos resultantes y además la densidad y absorción de agua de los mismos.
Tesis

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

Ce travail étudie les matériaux composites zéolithes surfactifs, principes actifs pour des applications pharmaceutiques. D'abord sont identifiées les principales propriétés physiques, chimiques et biologiques des matériaux, requises pour des applications en tant que supports médicamenteux ciblant certaines formes de cancer. Par la suite sont décrits les différentes étapes de formulation des supports médicamenteux à base des zéolithes naturelles, les caractéristiques des matériaux intermédiaires ainsi obtenus, ainsi que les mécanismes des phénomènes interfaciaux à l'origine de l'action de ces matériaux. La dernière partie est consacrée à l'étude d'un relargage contrôlé des principes actifs de l'interface jusque dans un milieu aqueux modèle
This work studies the composite zeolites surfactants, active principles for pharmaceutical applications. First identified the main physical, chemical and biological materials, required for applications as drug carriers targeting some cancers. Subsequently described the various stages of formulation of drug carriers based on natural zeolites, the characteristics of intermediate materials obtained, and the mechanisms of interfacial phenomena at the origin of the action of these materials. The last part is devoted to the study of controlled release of active ingredients of the interface into a model aqueous medium

Trabajos sobre las propiedades del cemento y otros materiales frágiles reforzados con distintos tipos de fibras, han sido y están siendo desarrollados en los últimos años en diversas partes del mundo, enfocados particularmente sobre el tipo de fibra usada, tipo de material, edad, contenido de fibra y sus efectos sobre las propiedades mecánicas de los materiales compuestos fabricados. El presente trabajo describe un estudio experimental sobre las propiedad mecánica de resistencia a la fractura de un material compuesto de cemento Portland y fibras de celulosa, de manera de ver cuál es el porcentaje óptimo de fibra celulosa que se le debe agregar a este material compuesto con el fin de obtener la mayor resistencia a la fractura. También se efectúa un análisis de los valores obtenidos aplicando la distribución de Weibull, estableciendo comparaciones entre pastas de cemento y el fibrocompuesto con distintos porcentajes de celulosa. Para corroborar que el modelo teórico que impusimos, representa a la población del conjunto de todas las muestras, se hizo uso de la distribución de chi-cuadrado. Esto consiste en comparar la distribución de frecuencia observada en la muestra con la distribución de frecuencia esperada basada en el modelo teórico encontrado. Lo que permite ver si el modelo teórico de Weibull se puede o no ajustar a nuestros datos. Se concluye que el refuerzo óptimo de la matriz de cemento corresponde a un porcentaje en peso de fibra de celulosa de 12% y además que el modelo teórico de Weibull usado en este trabajo se ajusta a los valores obtenidos experimentalmente en el ensayo de flexión.

El objetivo principal del presente trabajo fue elaborar y caracterizar un jarabe polimérico de polimetilmetacrilato (PMMA), el cual se elaboró mediante una polimerización parcial en masa del metilmetacrilato (MMA) vía radicales libres. El jarabe obtenido fue usado para la elaboración de materiales compuestos poliméricos. La primera etapa consistió en la caracterización de un producto comercial, el cual fue un material compuesto de PMMA y ATH, conocido como Krion®, de la empresa Porcelanosa™. La segunda etapa fue el estudio de la polimerización parcial vía radicales libres del MMA para obtener el denominado “jarabe”. Para polimerizar parcialmente el metilmetacrilato, se estudió el control de la temperatura de polimerización de 75 a 85°C usando peróxido de benzoilo (PBO) al 0.1%. Posteriormente se estudió la influencia del etilenglicol dimercaptoacetato (EGDM), en cantidades 0,1, 0,2 y 0,3% en peso, en la reacción. Los resultados obtenidos muestran que la adición de una pequeña cantidad de iniciador y un adecuado control de la temperatura son necesarios para polimerizar y evitar el efecto Trommsdorff. A su vez, la autoaceleración es postergada también por efecto del agente de transferencia de cadena, el cual reduce significativamente la viscosidad del medio. Como resultado de este trabajo de investigación se determinó que los parámetros adecuados para la elaboración del jarabe, constituido por polimetilmetacrilato disuelto en metilmetacrilato, son: 0,1% en peso de PBO, 0,2% en peso de EGDM, 85°C de temperatura y aproximadamente 130 minutos de tiempo de polimerización, con una conversión de monómero entre 20 a 30% y 55000 g/mol de peso molecular del PMMA. La última etapa correspondió a un ejemplo de aplicación del jarabe para la elaboración de un material constituido por 40% de jarabe y 60% de ATH en peso, el cual fue caracterizado mediante ensayos de control tales: ensayo de flexión, dureza, resistencia al fuego y análisis termogravimétrico.
Tesis

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.

La técnica del confinamiento es un recurso muy eficaz para mejorar la capacidad portante de los elementos comprimidos. En el caso particular de los soportes de piedra, los refuerzos se han venido realizando tradicionalmente con elementos metálicos; sin embargo, la reciente introducción de los materiales compuestos en la industria de la construcción ofrece un gran potencial y supone una alternativa muy interesante. El confinamiento con materiales compuestos ha sido ampliamente investigado durante los últimos años, si bien la inmensa mayoría de los estudios publicados se han centrado en el refuerzo de elementos de hormigón, mientras que las referencias acerca del zunchado de piezas de piedra o mampostería son muy escasas por el momento. Esta tesis se plantea, por consiguiente, a fin de poder ampliar en la medida de lo posible el estado del conocimiento en esta materia. En la investigación que se propone, de carácter básicamente experimental, se emplea como material base la Piedra de San Julián, una calcarenita con la que se encuentran construidos la mayoría de los edificios históricos de la ciudad de Alicante. En una primera fase del trabajo se estudian las propiedades del material pétreo intacto y sometido a condiciones adversas: exposición a temperaturas elevadas (mediante horno eléctrico o tratamiento con fuego real) o saturación con agua, a fin de evaluar la pérdida de capacidad mecánica de la roca en estas circunstancias. En una segunda fase se procede al refuerzo de las muestras de piedra con encamisados de distinta naturaleza, tanto polímeros reforzados con fibras (FRP) como morteros de base cementosa reforzados con mallas (FRCM), analizándose la respuesta de las piezas confinadas en función del tipo de material empleado y el tratamiento sufrido por la roca. La investigación concluye con un estudio en el que se comparan los resultados obtenidos experimentalmente con los modelos de confinamiento propuestos por las principales guías de diseño, a fin de valorar el nivel de precisión de dichos modelos para cada una de las situaciones contempladas en este trabajo.

La técnica del confinamiento es un recurso muy eficaz para mejorar la capacidad portante de los elementos comprimidos. En el caso particular de los soportes de piedra, los refuerzos se han venido realizando tradicionalmente con elementos metálicos; sin embargo, la reciente introducción de los materiales compuestos en la industria de la construcción ofrece un gran potencial y supone una alternativa muy interesante. El confinamiento con materiales compuestos ha sido ampliamente investigado durante los últimos años, si bien la inmensa mayoría de los estudios publicados se han centrado en el refuerzo de elementos de hormigón, mientras que las referencias acerca del zunchado de piezas de piedra o mampostería son muy escasas por el momento. Esta tesis se plantea, por consiguiente, a fin de poder ampliar en la medida de lo posible el estado del conocimiento en esta materia. En la investigación que se propone, de carácter básicamente experimental, se emplea como material base la Piedra de San Julián, una calcarenita con la que se encuentran construidos la mayoría de los edificios históricos de la ciudad de Alicante. En una primera fase del trabajo se estudian las propiedades del material pétreo intacto y sometido a condiciones adversas: exposición a temperaturas elevadas (mediante horno eléctrico o tratamiento con fuego real) o saturación con agua, a fin de evaluar la pérdida de capacidad mecánica de la roca en estas circunstancias. En una segunda fase se procede al refuerzo de las muestras de piedra con encamisados de distinta naturaleza, tanto polímeros reforzados con fibras (FRP) como morteros de base cementosa reforzados con mallas (FRCM), analizándose la respuesta de las piezas confinadas en función del tipo de material empleado y el tratamiento sufrido por la roca. La investigación concluye con un estudio en el que se comparan los resultados obtenidos experimentalmente con los modelos de confinamiento propuestos por las principales guías de diseño, a fin de valorar el nivel de precisión de dichos modelos para cada una de las situaciones contempladas en este trabajo.

La utilización de biopolímeros en reemplazo de los polímeros tradicionales sintéticos es una necesidad creciente en todos los campos de la industria. La carragenina es un polisacárido que se extrae de las algas, por lo que se considera una alternativa a tomar en cuenta ya que es un material abundante, económico y biodegradable. El objetivo principal de esta tesis es desarrollar y caracterizar nanocompuestos a partir de una matriz de carragenina con diversos nanorefuerzos tales como óxido de grafeno y nanotubos de carbono de pared simple y múltiple. Las películas obtenidas se caracterizarán estructural, térmica, morfológica y mecánicamente. Para cumplir con lo trazado en el objetivo principal, en primer lugar se procedió a hacer una revisión del estado del arte, presentando los fundamentos básicos para el desarrollo de nanocompuestos, describiendo las generalidades de la carragenina, el óxido de grafeno y los nanotubos de carbono, así como también los procesos más conocidos de síntesis de nanocompuestos. Se procedió a extraer el biopolímero de las algas y luego se elaboraron los nanocompuestos de tres tipos diferentes: los reforzados con óxido de grafeno, nanotubos de carbono de pared múltiple y nanotubos de carbono de pared simple. Cada tipo de nanocompuesto fue preparado con tres porcentajes de peso de refuerzo: 1%, 3% y 5%. Todas las películas fueron sometidas a difractómetría de rayos X, espectroscopía de infrarrojo con transformada de Fourier, termogravimetría, calorimetría de barrido diferencial, microscopía electrónica de barrido y de fuerza atómica, y a ensayos de tracción. Los resultados obtenidos demuestran una buena interacción entre la matriz y los refuerzos, ya que las propiedades estructurales de la matriz no se ven afectadas por la presencia de nanopartículas. Las propiedades térmicas se mantienen estables ya que no existen cambios considerables en la temperatura de degradación térmica ni en la de transición vítrea, sin embargo se observa una mayor cantidad de masa remanente luego de la pirolisis de la matriz cuando esta se encuentra reforzada con los refuerzos estudiados. Las pruebas de microscopía muestran una correcta dispersión de los refuerzos a lo largo de todas las muestras por lo que se puede asegurar que el proceso de obtención de los films ha sido efectivo. Las pruebas mecánicas ofrecen notables resultados, ya que se observan mejorías considerables en todos los casos analizados. La resistencia a la tracción aumentó hasta en un 93.29% para los nanocompuestos reforzados con óxido de grafeno, y el módulo de elasticidad se elevó en un 573.11% en el caso de los nanocompuestos de nanotubos de carbono de pared simple. Las mejores propiedades mecánicas se encontraron al 5% de refuerzo en todos los casos.
Tesis

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Químico
La producción, uso de solventes orgánicos y la contaminación asociado a estos han ido creciendo durante los últimos años debido al crecimiento de las industrias que hacen uso de estas sustancias. Los solventes orgánicos son responsables de una gran cantidad de efectos adversos para la salud de las personas, por lo que es necesario controlar la contaminación proveniente del uso de estas sustancias. Por este motivo, se emplea el uso de sensores capaces de captar solventes orgánicos y entregar información. Entre los materiales que se utilizan para este fin, están los compósitos poliméricos conductores (CPC), que varían su resistencia eléctrica ante la presencia de solventes orgánicos. En este trabajo, se compara el efecto de la cristalinidad entre matrices de PEBDL y ENGAGE®, se confeccionan CPC en base a ENGAGE® y nanotubos de carbono con distintos contenidos de relleno y se preparan nanocompósitos poliméricos de ENGAGE® con TrGO y MWCNT con el objetivo de estudiar el efecto del grado de cristalinidad, el tipo de nanoestructuras de carbono y la concentración de estos sobre los mecanismos de difusión de solventes orgánicos en nanocompósitos poliméricos que puedan ser utilizados potencialmente como sensores resistivos. En cuanto al efecto de la cristalinidad en la difusión de solventes comparando el ENGAGE® con polietileno de baja densidad lineal (PEBDL), se observa que, a mayor porcentaje de cristalinidad, menos es la difusión de un solvente en la matriz polimérica. Respecto al alcance que tiene el contenido de nanotubos de carbono en la difusión de solventes, se logra apreciar que la concentración de nanotubos afecta la difusión de un solvente en un nanocompósito y que la presencia de nanotubos de carbono repercute en la sensibilidad de un polímero ante la presencia de un solvente orgánico determinado. Al analizar cómo afecta el tipo de relleno utilizado en un nanocompósito en la difusión de solventes orgánicos, se observa que la afinidad entre el relleno y el solvente tiene efectos en el comportamiento difusivo del solvente. A menor afinidad relleno/solvente, mayor será la difusión. Estudiando la respuesta eléctrica de un CPC ante la presencia de solventes orgánicos, se observa que, a menor contenido de relleno, mayor es la sensibilidad del nanocompósito ante la presencia de solventes orgánicos. Por último, se confecciona un modelo matemático que busca replicar el comportamiento experimental respecto a la variación de la resistencia eléctrica del nanocompósito expuesto a solventes orgánicos. Se obtuvo que, entre más próximo se esté del umbral de percolación, el modelo más se ajustaba a los datos experimentales. Como conclusiones generales, es posible comprender los fenómenos que afectan las propiedades eléctricas de un CPC al ser expuesto a un solvente orgánico a través del estudio del comportamiento difusivo de este último, ya sea a través del coeficiente de difusión como a través de los parámetros cinéticos que caracterizan el movimiento de un solvente a través de un nanocompósito. Por último, los nanocompósitos de ENGAGE®/MWCNT presentan las características necesarias para poder ser utilizado como sensor de solventes orgánicos.

Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta el 24/3/2020.
Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ciencia de los Materiales
El desarrollo de biomateriales para regenerar huesos es un gran desafío, debido a que los materiales de ingeniería convencionales no logran replicar exactamente todas las funciones biológicas del tejido natural. Además, los biomateriales usados presentan alto riesgo de generar infecciones debido a biopelículas bacterianas. En este sentido, esta tesis doctoral pretende desarrollar materiales compuestos porosos (scaffolds) de matriz polimérica biodegradable con micropartículas de vidrio bioactivo dopado con iones metálicos terapéuticos y antibacteriales, como una alternativa de gran potencial para reparar tejido óseo. Se sintetizaron por el proceso sol-gel, vidrios bioactivos ternarios (60SiO2-36CaO-4P2O5 %mol, 58S) y cuaternarios (60SiO2-25CaO-11Na2O-4P2O5 %mol, NaBG) dopados con 1, 5 y 10 %mol de CuO y/o ZnO. Los resultados mostraron que las propiedades de los vidrios dopados dependieron del tipo de ion metálico y su porcentaje de incorporación. En particular, los vidrios mostraron bioactividad por la formación de apatita, sin embargo la incorporación de Cu y Zn disminuyó la bioactividad, con el Zn inhibiendo en mayor magnitud. La liberación de iones dependió del tipo de vidrio bioactivo (58S o NaBG) y para el caso de los iones metálicos, la liberación de Cu+2 fue hasta 30 veces mayor a la de Zn+2. La citocompatibilidad de los vidrios a células óseas dependió de la liberación iónica de los vidrios, siendo los vidrios NaBG más citocompatibles que los 58S. A mayor incorporación de Cu y Zn disminuyó la citocompatibilidad de los vidrios. Sin embargo, los vidrios basados en el NaBG dopados con 1%mol de metal fueron bioactivos, citocompatibles y presentaron propiedades antibacteriales, por ello fueron usados como relleno en la fabricación de scaffolds de poli(D,L-láctico), PDLLA, por incorporación de 10 y 30% en peso de vidrio usando un proceso de liofilización con lixiviado de partículas de NaCl como porógeno. Los scaffolds preparados presentaron porosidad interconectada de 100-400 m, adecuada para el crecimiento óseo y vascular. Se logró un incremento hasta del 130% en el módulo de Young de los scaffolds con la incorporación de 10% de vidrio, sin embargo, la resistencia a la compresión no mejoró significativamente. La incorporación de vidrio bioactivo permitió la formación de apatita y moduló la degradación del scaffold de PDLLA, evaluada por absorción de agua, pérdida de peso y cambio de pH en el medio. En general, todos los scaffolds presentaron buena citocompatibilidad a células madres. Además, los scaffolds con Cu promovieron mejor la angiogénesis (actividad VEGF) y los scaffolds con Zn la osteogénesis (actividad ALP), mientras que el scaffold con Cu y Zn mostró un efecto sinérgico en ambas propiedades. Estos iones metálicos también le proporcionaron capacidad antibacterial al scaffold de PDLLA, frente a la bacteria S. aureus. En esta investigación se demostró que es posible, mediante la incorporación de iones metálicos, diseñar un biomaterial poroso multifuncional, con degradación adecuada, capacidad antibacterial, y potencial osteogénico y angiogénico para su uso en regeneración ósea, por ejemplo, en defectos craneofaciales.

Ingeniero Civil
Esta memoria evalúa analítica y experimentalmente el uso de fibras de acero y/o polipropileno como reemplazo del refuerzo tradicional de mallas electrosoldadas en sostenimientos de hormigón proyectado para los túneles interestación del Metro de Santiago. El trabajo se divide en dos partes, interconectadas pero muy diferentes en esencia. \medskip La primera es una parte experimental de carácter exploratorio, en donde se realizaron (i) 8 ensayos sobre probetas de sección escalada (1:2) a flexión simple (a/d$\sim$ 5) con cargas axiales de 2\%$f^{'}_{c}$ y 7\%$f^{'}_{c}$ y diferentes refuerzos (doble malla, doble malla + marco, malla + marco + fibras de acero o polipropileno); (ii) 4 ensayos sobre probetas de sección escalada (1:2) a flexión simple (a/d$\sim$ 1.5) con cargas axiales de 2\%$f^{'}_{c}$ y 7\%$f^{'}_{c}$ y diferentes fibras (malla + marco + fibras de acero o polipropileno); y (iii) ensayos de caracterización uniaxial de los hormigones proyectados con/sin fibras (tracción directa e indirecta, flexotracción, compresión) y los aceros AT56-50H y A630S (tracción). Se utilizó instrumentación tradicional (LVDTs, celdas de carga) y fotogrametría mediante la técnica de correlación de imágenes digitales (DIC). Los resultados mostraron muy poca ductilidad en los aceros AT56-50H, algo de ductilidad en los aceros A630S, alta sobrerresistencia en los hormigones (aumentos del 70\% sobre el $f^{'}_{c}$ especificado), un aporte muy importante del marco reticulado en flexión (refuerzo interno principal) y un aporte visible aunque modesto de las fibras y mallas electrosoldadas en el comportamiento mecánico de los hormigones en tracción y compresión. \medskip La segunda parte contempla la modelación bidimensional por elementos finitos del sistema túnel-suelo mediante la plataforma OpenSees. Se modela el suelo con elementos cuadrilaterales bicuadráticos de 9 nodos y con la ley constitutiva PMDY02 \cite{yang2000numerical}, se modela el revestimiento mediante elementos viga-columna con secciones de fibras,y se modela la interacción entre el revestimiento y el suelo mediante el enfoque de Winkler sin tracción en la dirección normal al contacto y mediante varias hipótesis de adherencia en la dirección tangencial. El modelo es sometido a las cargas estáticas provenientes de la excavación, modeladas considerando la secuencia constructiva del túnel mediante el Método $\alpha$, y posteriormente a un análisis sísmico mediante el método de ovalamiento de ondas de corte. Los resultados muestran que los factores de seguridad implícitos en el diseño son altos (la estructura permanece elástica) y que el revestimiento se puede optimizar. El autor debe hacer notar, sin embargo, que la tunelería aún es un arte, por lo que el análisis no es categórico y se recomienda investigar las demandas producto de otros efectos (e.g., ondas de Rayleigh). \medskip

Ingeniera Civil Química
El avance tecnológico y científico ha promovido la fabricación de materiales inteligentes , capaces de recibir información de su entorno, interpretarla y, así, cambiar sus funcionalidades de acuerdo a su propósito pre-determinado. Destacan en este grupo los polímeros con Memoria de Forma SMP, que pueden memorizar cierta geometría por deformación y recuperar su forma original, por medio de un estímulo sin contacto y sin la necesidad de intervención mecánica directa. Los SMP representan una opción económica y versátil, respecto de otros materiales. Se pueden potenciar sus propiedades y funcionalidades añadiendo nanopartículas, donde destacan los nanorellenos con base de carbono. Específicamente nanotubos de carbono CNT y grafeno, dada la gran variedad de aplicaciones en que estos materiales pueden ser utilizados. El objetivo general de esta investigación de tesis es caracterizar el efecto de la Memoria de Forma (SME de la matriz SMP), midiendo la recuperación de su forma original, como, así también, la incidencia de la concentración y el tipo de nanopartículas bajo los estímulos térmico y lumínico. Las muestras fueron preparadas, por medio de mezclado en fundido, donde la matriz elegida fue el co-polímero etileno-buteno, EngageTM, y los rellenos CNT comercial y Óxido de Grafeno Térmicamente Reducido TrGO, sintetizado según el método Hummers. El resultado principal es que todos los compósitos preparados alcanzaron una recuperación completa. En el caso de la estimulación térmica, la adición de carga aumentó el tiempo de recuperación de Memoria de Forma hasta en 2 [min], con respecto al SMP puro. Esto habla del detrimento que la rigidez del compósito causa sobre su recuperación. Sin embargo, en el caso de la estimulación lumínica, la adición de carga disminuyó el tiempo de recuperación hasta 6 [min] con respecto al SMP puro. Este resultado realza el poder de absorción de luz IR que brindan al SMP los rellenos sensibles a esta luz, CNT y TrGO. Además, comparativamente, el rendimiento del CNT como relleno superó al rendimiento del TrGO, en cuanto a SME (fue 1 [min] más rápido). Puesto que las recuperaciones obtenidas fueron completas, el EngageTM y sus compósitos estudiados poseen un gran potencial para el amplio rango de aplicaciones que disponen, sin mencionar que responden a estímulos originales, que amplían el rango de aplicaciones.

Tesis que contiene la descripción de los materiales compuestos elaborados a partir de PEBD reciclado y reforzado con partículas de hierro, así como la descripción de los métodos de manufactura y su caracterización mecánica. También contiene el análisis de los resultados.
El reciclaje mecánico de residuos plásticos es una solución ambiental al problema de la eliminación de residuos plásticos. Ya que los análisis de ciclos de vida reportados muestran que el proceso de extrusión con polímeros reciclados, tiene los menores impactos ambientales combinado con el uso de refuerzos y aditivos en comparación con la producción de plásticos vírgenes. En el presente trabajo, se elaboraron materiales compuestos a base de polietileno de baja densidad virgen (PE) y polietileno de baja densidad reciclado (PER) ambos reforzados con partículas de Fe en porcentajes de 0, 5, 10, 15, 20 y 25 % p/p empleando un extrusor monohusillo. Se realizó la caracterización mecánica de dichos materiales compuestos con el propósito de identificar las ventajas y/o desventajas de emplear PER en lugar PE, con el correspondiente valor agregado que se le otorga al PER que es considerado como un desecho rápidamente, por ser generalmente un plástico de un solo uso. Pero sobre todo se desea generar una opción sustentable, incorporando al PER a la economía circular de los materiales poliméricos

Se estudia el comportamiento a fractura de materiales, compuestos por una matriz de plástico en la que se ha dispersado una segunda fase en forma de partículas elastoméricas. Como matriz se han utilizado dos materiales diferentes: una resina de poliéster insaturada y poliestireno. Se estudia la morfología de los materiales compuestos preparados, se determinan los parámetros de fractura y otras propiedades mecánicas, se realiza el estudio fractográfico y finalmente se analizan los resultados e identifican los mecanismos de refuerzo que han actuado en cada caso.

Se demuestra que la modificación con partículas elastoméricas tanto del poliéster insaturado como del poliestireno produce una mejora de la tenacidad a la fractura.

El mecanismo de refuerzo de la tenacidad para el caso de matriz termoestable es el de "crack pinning-bowing" y para el caso de matriz termoplástica es el de múltiple "crazing".

The main goal of this thesis is the production and characterization of composites materials from a bio-based polyamide and natural fibres which could be more sustainable alternative to glass fibre reinforced polypropylene. The produced composites materials were mechanically characterized and their properties modelled. The thermal,thermomechanical properties and the structure of the composites were analyzed due to the low degradation temperature of the natural fibres similar to the processing temperatures of the composites materials. Moreover, the fibres could have an influence on the structure and the main temperatures of the polymer matrix. Additionally, water uptake test were performwed for all the produced materials. Finally, a piece/product was modelled in order to analyze the technical viability and the sustainability of the produced composite materials
L’objectiu principal d’aquesta tesi és l’obtenció i caracterització de materials compostos d’una poliamida d’origen renovable i fibres naturals que puguin ser una alternativa molt més sostenible al polipropilè amb fibra de vidre. Els materials compostos produïts es van caracteritzar mecànicament i les propietats obtingudes van ser modelades. També es van estudiar les propietats tèrmiques, termomecàniques i estructurals dels compostos produïts ja que la temperatura de degradació de les fibres naturals és similar a la temperatura de processat dels materials compostos i la presencia de les fibres podien produir un efecte sobre l'estructura i temperatures caracaterístiques de la matriu. A més a més, es va analitzar el comportament d’absorció d’aigua per part dels materials compostos. Finalment, es va modelitzar una peça/producte per tal d'analitzar la viabilitat técnica i la sostenibilitat dels materials compostos obtinguts

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

El uso de los materiales compuestos, entre ellos los conocidos comercialmente como materiales de superficies solidas (en inglés: solid surface materials) se ha intensificado en diversas áreas de la industria, debido a sus cualidades estéticas, sus propiedades mecánicas y moldeabilidad que hacen posible fabricar piezas con geometría complicada y buena apariencia. Estos materiales se presentan como una alternativa versátil frente a los materiales naturales tales como granito, mármol, cuarzo, entre otros. Sin embargo la obtención de cada producto y por tanto sus características son diferentes, dado que las superficies solidas provienen de un proceso industrial y las piedras naturales son el resultado de la creación de la naturaleza. Es así que intentando obtener un producto innovador con características propias de las superficies sólidas y resaltando la belleza de la textura, color y propiedades mecánicas de las piedras naturales, se planteó la fabricación de un material compuesto de superficie sólida, al cual se le incorpore como relleno cargas minerales no metálicas oriundas del Perú. En esta perspectiva, el objetivo del presente trabajo es fabricar y caracterizar materiales compuestos, de matriz polimérica reforzado con partículas, a partir de un jarabe parcialmente polimerizado de polimetil metacrilato, trihidróxido de aluminio y cargas minerales no metálicas de origen nacional. El procedimiento experimental propuesto para la fabricación de estos materiales consta de cuatro etapas. Inicialmente se caracterizó el producto comercial Krion® como referencia para evaluar las principales propiedades mecánicas, químicas y térmicas de los materiales fabricados, así mismo se seleccionaron las cargas minerales no metálicas de origen nacional en función a su fácil acceso para su obtención, su abundancia en distintas canteras de la región peruana, su bajo costo a nivel local y su apariencia estética, para luego caracterizarlas. En la segunda etapa se elaboró el jarabe parcialmente polimerizado de polimetil metacrilato (PMMA) disuelto en su monómero (MMA). En una tercera etapa, se fabricaron materiales compuestos, variando los siguientes parámetros: iniciador, entrecruzador y proporción en peso de trihidróxido de aluminio (ATH). En la última etapa, habiéndose definido las mejores condiciones de trabajo para la fabricación del material compuesto de mejores propiedades obtenido en la etapa anterior, se adicionaron a éste las cargas minerales no metálicas de origen nacional; los que finalmente se caracterizaron mediante ensayos normalizados de dureza, resistencia a la flexión, al desgaste y al fuego; adicionalmente se realizaron pruebas cualitativas para evaluar su apariencia estética. Se demostró que es posible fabricar materiales compuestos constituidos por una matriz de polimetil metacrilato (PMMA) y partículas de trihidróxido de aluminio (ATH) como refuerzo. El material compuesto de mejores propiedades se ha fabricado a partir de una mezcla de 40% de jarabe (PMMA/MMA), elaborado y caracterizado en una investigación previa, y 60% de trihidróxido de aluminio en peso; utilizando adicionalmente 0,1% de peróxido de benzoilo como iniciador, 2% de etilenglicol dimetacrilato como entrecruzador y mediante una polimerización final a una temperatura de 60°C durante 7 horas. Este material compuesto presenta una buena resistencia al fuego, una dureza promedio de 86 HRM, un módulo de flexión de 6953 MPa, una resistencia a la flexión de 41 MPa y una pérdida de peso de 0,16 % por cada 25 revoluciones como medida indirecta de la resistencia al desgaste. Asimismo, se estudió el efecto que tiene el tipo de cargas minerales nacionales sobre las propiedades de los materiales compuestos de matriz de PMMA reforzado con cargas de ATH. El material fabricado con 2,5% en peso de partículas de cuarzo, cuya granulometría es muy similar a la del ATH, presenta las mejores propiedades mecánicas y visuales en comparación a los materiales fabricados con partículas de marmolina y mica.
Tesis

Hoy en día la manufactura aditiva está teniendo una gran acogida tanto en el campo académico como industrial, ya que con ella se pueden fabricar piezas con geometrías complicadas sin la necesidad de usar moldes o los clásicos procesos de manufactura por remoción de material, donde un gran porcentaje del material es desperdiciado sin la opción en muchos casos a poder reciclarlos. En cambio con la manufactura aditiva se pueden obtener piezas de manera directa partiendo de un modelo tridimensional hecho por un programa de diseño asistido por computador (CAD). Sin embargo el limitado uso de materiales y la anisotropía de las propiedades mecánicas de piezas obtenidas por manufactura aditiva, no la hacen muy llamativa en ciertas aplicaciones donde se requiera una alta exigencia mecánica. En ese sentido el objetivo del presente trabajo es desarrollar materiales compuestos de matriz termoplástica: Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS) Y Poliácido Láctico (PLA), reforzadas con nanoarcillas, utilizando la técnica de modelado por deposición fundida (FDM: Fused deposition modeling) empleada en manufactura aditiva. La investigación se desarrolló principalmente en dos etapas. Primero, se estudió el efecto de los principales parámetros de impresión sobre las propiedades mecánicas de piezas obtenidas por FDM con el objetivo de seleccionar valores de dichos parámetros que permitan una fácil impresión para generar piezas de ABS y PLA con buenas propiedades mecánicas. Segundo, se evaluaron las propiedades mecánicas de probetas impresas mediante FDM a partir de filamentos de material compuesto de matriz termoplástica (ABS y PLA) reforzado con nanoarcillas. Se demostró que las propiedades mecánicas de las probetas impresas mediante FDM varían considerablemente con la temperatura de impresión, altura de capa y ángulo de impresión, encontrando resistencias a la tracción desde 28.3 MPa hasta 43.4 MPa para el ABS y desde 52.9 MPa hasta 61.2 MPa para el PLA. Así mismo se logró una adecuada impresión 3D de materiales compuestos, aumentando la resistencia a la tracción del ABS con contenido de nanoarcillas, pero una caída en la resistencia al impacto. Mientras que para el PLA la resistencia a la tracción disminuyo sensiblemente al introducir las nanoarcillas, pero su resistencia al impacto se incrementó con un contenido de 3% de nanoarcillas.
Tesis

Ingeniero Civil Mecánico
Este trabajo de título busca validar un modelo analítico para placas de material compuesto con grietas, desarrollado por la investigadora de la Universidad de Salta, Argentina, María Virginia Quintana. En este modelo las grietas son representadas como líneas rotuladas con rigideces rotacionales, y mediante las frecuencias naturales y modos de vibración es posible identificar la ubicación y el tamaño de éstas. La motivación surge de la aplicación que puede tener este modelo en la identificación de daño, debido a que mediante una prueba no destructiva y no tan costosa es posible reconocer la ubicación y el tamaño de las grietas. Esto permite tener más información del estado de componentes que pueden ser críticos y de gran costo como el fuselaje de avión o estanques a presión. El objetivo general es validar y ajustar el modelo analítico desarrollado por la profesora Quintana, a partir de datos experimentales obtenidos con placas de resina epóxica reforzada con fibra de vidrio. Para lograr lo anterior se debe realizar el montaje experimental, caracterizar placas con diferentes disposiciones de grietas, realizar las mediciones experimentales, obtener frecuencias naturales y modos de vibración, y ajustar el modelo analítico minimizando el error (o diferencia entre el resultado real y el teórico) mediante algoritmos de optimización. La metodología para lograr estos objetivos se desprende de las siguientes actividades: la medición de cuatro placas unidireccionales con distintas disposiciones de grietas, un montaje experimental en el Laboratorio de Sólidos, Medios Particulados y Sistemas Estructurales, la obtención de frecuencias naturales y modos de vibración de las placas a partir de las funciones de respuesta en frecuencia, la implementación del modelo analítico y un ajuste del mismo mediante algoritmos de optimización para minimizar la diferencia entre valores experimentales y valores numéricos. Dentro de los resultados obtenidos se tiene un ajuste de las propiedades mecánicas de la placa sin daño mediante algoritmos genéticos paralelos que reduce la diferencia entre frecuencias naturales a menos de 2,4%. Otro de los resultados importantes es que se obtienen valores para los parámetros que caracterizan las grietas en las placas con daño dentro de un 20% de variación respecto al valor teórico, pero sólo para una de las placas se obtiene un aumento de la correlación de los modos normales debido al ajuste, mientras que para las otras se mantiene el valor del parámetro.

Ingeniero Civil
El hormigón autocompactante es un hormigón que debido a sus propiedades reológicas no requiere de energía externa para su compactación, por otro lado, el hormigón reforzado con fibras es un hormigón al cual se le añaden fibras al momento de confeccionarlo, que pueden ser de distinta materialidad, y que son capaces de mejorar algunas propiedades mecánicas del hormigón, sobre todo en estado post-fisuración. Este trabajo tuvo como objetivo: (a) evaluar la factibilidad de confeccionar hormigones reforzados con dos tipos fibras sintéticas con características autocompactantes, (b) caracterizar las propiedades mecánicas de estos hormigones y (c) estudiar los potenciales usos que se les pueden dar a este tipo de hormigón. La metodología contempla un estudio de dosificaciones tanto de aditivos como de dosis de fibras, luego la confección de probetas para ensayos de resistencia a compresión y a flexotracción (resistencia residual) y finalmente un análisis de los resultados obtenidos en ellos. Como resultado, se obtuvieron mezclas de hormigón con propiedades autocompactantes, condicionando la dosis de fibra añadida a un máximo de 4kg/m^3. Respecto a las propiedades mecánicas, la incorporación de fibras aumentó la resistencia del hormigón tanto en el rango elástico como post-fisuración, además de incrementar su capacidad de absorber energía y de tolerar deformaciones. Los potenciales usos de estos hormigones abarcan la confección de diversos tipos de elementos que requieren de una mezcla autocompactante, por la forma que poseen y/o por presentar elevadas cuantías de armadura, y que además requieran aumentar su desempeño estructural incorporándole fibras. Así también, en elementos que posean bajas cuantías podría evaluarse el reemplazo total de armaduras por fibras y en el caso de altas cuantías, las fibras podrían reemplazar parcialmente las armaduras de refuerzo.

El presente trabajo tiene como objetivo principal el analizar experimentalmente el comportamiento sísmico del adobe confinado de dos pisos, así como estudiar el efecto del refuerzo horizontal utilizado para proveer ductilidad ante acciones coplanares del muro y ver si el refuerzo es efectivo ante acciones perpendiculares al plano del muro.
Tesis

Memoria para optar al título de Químico
El uso de agentes de refuerzo en caucho natural permite la obtención de materiales compuestos (compósitos) con características y propiedades mejoradas con respecto al material prístino y su aplicación tecnológica. La mejora en las propiedades por el agente de refuerzo depende principalmente del grado de dispersión del refuerzo, la interacción entre el refuerzo y la matriz, la naturaleza y tipo de refuerzo y el proceso utilizado para la preparación del material compuesto. En este trabajo se ha realizado el estudio de la influencia del uso de dos materiales de refuerzo (un sistema de refuerzo híbrido) sobre las propiedades mecánicas y térmicas de nanocompósitos de caucho natural (NR) usando nanotubos de carbono multipared (MWCNT) y montmorillonita (MMT). Los nanocompósitos se prepararon mediante mezclado de suspensiones acuosas de los refuerzos con el látex de caucho natural prevulcanizado. El uso de este tipo de sistemas ha arrojado que la resistencia a la tracción aumentó hasta un 46 % respecto del caucho natural y el módulo de tensión correspondiente al 100% de deformación experimentó un incremento de hasta 540 % en comparación al caucho natural. Esto fue atribuido a un efecto sinérgico entre los refuerzos nanométricos utilizados. Técnicas de caracterización como difracción de rayos X y microscopia de transmisión electrónica (TEM) mostraron que la montmorillonita se encuentra parcialmente intercalada. Estas técnicas junto a espectroscopia Raman han mostrado que existe una influencia de la arcilla en la dispersión de los nanotubos. La estabilidad térmica se evaluó con el análisis termogravimétrico, encontrándose que el nanocompósito con refuerzo híbrido presenta mayor estabilidad. El análisis macanodinámico reveló que el material con refuerzo híbrido es más rígido. De todos los análisis se concluyó que los nanocompósitos con refuerzo híbrido presentan un aumento sustancial de sus propiedades en comparación con los nanocompósitos con un solo refuerzo. El mejor resultado se obtuvo para nanocompósitos con menor contenido de MWCNT
The use of reinforcing agents in natural rubber allows the production of composite materials with enhanced properties compared to the pristine material and amplifies its technological application. The improvement in properties by the strengthening agent mainly depends on the degree of dispersion of the reinforcement, the interaction between the reinforcement and the matrix, the nature and type of reinforcement and the process used for the preparation of the composite. The aim of this work was to study the influence of using the combination of two reinforcement materials (a hybrid reinforcement) on the mechanical and thermal properties of nanocomposites of natural rubber (NR) using multiwalled carbon nanotubes (MWCNT) and montmorillonite (MMT). The nanocomposites were prepared by mixing the aqueous suspensions of the reinforcements with the prevulcanized natural rubber latex. The use of such systems has yielded materials with the tensile strength increased 46% higher than that of the natural rubber and the modulus corresponding to 100% of deformation experienced an increase of 540% compared to natural rubber. This was attributed to a synergistic effect between nanreinforcements used. Characterization techniques such as X-ray diffraction and transmission electron microscopy (TEM) showed that the montmorillonite clay was partially intercalated by polymeric chains. These techniques along with Raman spectroscopy have shown that there is an influence of the clay in the dispersion of the nanotubes. The thermal stability of the composites was evaluated by thermogravimetric analysis. It was found that the nanocomposites prepared by using hybrid reinforcement were thermally more stable. Dynamic mechanical analysis revealed that the material reinforced by hybrid reinforcement is stiffer than those using a single reinforcement. From all analysis it was concluded that the nanocomposite with hybrid reinforcement exhibited a substantial increase of its properties compared to nanocomposites with a single reinforcement. The best result was obtained for nanocomposites with lower MWCNT content
Fondecyt

Los Procesos de Oxidación Avanzada (POA) se basan en procesos fisicoquímicos capaces de producir cambios profundos en la estructura química de los contaminantes. En el presente trabajo se sintetizan fotocatalizadores cerámicos de base SiO2 o TiO2 modificados con la adición de metales de transición y fotosensibilizadores orgánicos. El desarrollo de estos materiales se realiza mediante metodología sol-gel a partir de alcóxidos de Ti y/o Si. Se estudia la capacidad fotocatalítica tanto en vía húmeda (fotodegradación de Naranja II) como en vía seca (fotooxidación de NOX del aire por oxidación a nitratos) de los siguientes sistemas: a) Sistema binario gel híbrido Ti/Si; b) Sistema ternario metal-gel híbrido Ti/Si, con metales Fe, Mn, Ru y Cu; c) Sistema cuaternario metal-fotosensibilizador-gel híbrido Ti/Si, con metales Fe, Mn, Ru, Cu y fotosensibilizadores Bipiridina, Ciclopentadienilo y Carboxilpiridinas; d) Sistema cuaternario metal-fotosensibilizador-gel híbrido Ti/Si, con metal-fotosensibilizador =ftalocianinas metálicas de Cu, Mn y Fe; e) Estudio de la viabilidad del depósito de capas fotocatalíticas sobre soportes cerámicos esmaltados.

Ingeniero Civil
Los CFTs (Concrete-filled steel tube), son elementos tubulares de acero rellenos de hormigón. Éstos suelen usarse como columnas en sistemas de marcos arriostrados y momento-resistentes. A través de investigaciones se ha logrado concluir que éstos presentan grandes ventajas constructivas y estructurales en términos de facilidad constructiva, economía y mejora en el comportamiento mecánico de estructuras. Dentro de este trabajo de título se aborda este tema a través del análisis del comportamiento mecánico de la zona crítica en elementos CFTs sometidos a compresión axial pura mediante modelamiento en software de elementos finitos ANSYS. Se detalla el modelamiento llevado a cabo junto con las simplificaciones y supuestos considerados y se realiza un análisis de los parámetros que constituyen los modelos de los materiales acero y hormigón tales como el módulo tangente del acero, la cohesión, ángulo de fricción interna y dilatancia en el hormigón, además de la fricción entre ambos materiales e imperfección inicial del tubo de acero. Intentando reproducir registros de especímenes ensayados por Schneider (1998) se calibran los parámetros de los distintos modelos geométricos realizados y con los resultados de modelos se encuentran relaciones de tensión y deformación entre el acero y el hormigón y entre el segmento plástico y el resto de la columna. El modelo calibrado entrega resultados similares a los obtenidos experimentalmente y permite analizar por separado la respuesta del acero y hormigón y la interacción entre éstos durante el proceso carga axial. Además se encuentran tendencias entre los parámetros del modelo del acero en función del confinamiento otorgado por el tubo de acero.

El continuo deterioro y/o daños causados en las estructuras de hormigón durante su vida útil, son fenómenos inevitables que conlleva el paso del tiempo y viene a ser un problema importante que ha conducido al desarrollo de nuevos materiales compuestos para el refuerzo estructural. En el caso de puentes, las situaciones en las que se hacen necesarias intervenciones de refuerzo pueden ser: estructuras afectadas por patologías inherentes a problemas de durabilidad, estructuras mal proyectadas y/o mal ejecutadas, estructuras que han sido dañadas por causas externas (impacto de vehículos, incendio, sismo, desastres naturales, etc.), estructuras afectadas por un cambio de uso o por un aumento de la carga de proyecto, o para soportar futuros sismos. Frente a ello, los métodos de refuerzo tradicional tales como el recrecido de hormigón, postensado exterior y refuerzo con chapas de acero, frecuentemente tienen desventajas inherentes como el incremento del peso de la estructura, la corrosión del acero y su elevado costo de manipulación y colocación. Ante estos inconvenientes, y más concretamente refiriéndonos al refuerzo de pilas de puentes, en años recientes se ha incrementado el uso de polímeros reforzados con fibra (FRP) como elemento de confinamiento de elementos de hormigón sometidos a compresión, debido a sus excelentes propiedades mecánicas y químicas, incrementando principalmente la resistencia y ductilidad de las pilas de hormigón. Sin embargo, su aplicación presenta aún lagunas que exigen seguir investigando aspectos como la falta de códigos y normas, la falta de experiencia en el comportamiento a largo plazo, la susceptibilidad al fuego, etc. Existen incertidumbres en las bases de cálculo durante el dimensionamiento de este refuerzo, una de ellas está precisamente en los coeficientes parciales de seguridad para el hormigón confinado que se deben adoptar en el diseño. Por ello, la presente tesis doctoral pretende aportar conocimientos en este campo, y más concretamente, definiendo dichos coeficientes parciales de seguridad para el hormigón confinado para el diseño del refuerzo de pilas de puentes de hormigón armado con polímeros reforzados con fibras de carbono (CFRP), mediante proceso de calibración basado en fiabilidad estructural. En ese sentido, primeramente, se ha recopilado toda la información bibliográfica disponible referida principalmente a dos aspectos: descripción de modelos de confinamiento para hormigón confinado con CFRP y datos de ensayos experimentales para la elaboración de una base de datos. Los modelos de confinamiento considerados en este estudio para elementos de hormigón de sección circular son de: Mander et al. 1988, Pilakoutas y Mortazavi 1997, Toutanji 1999, Spolestra y Monti 1999, Eid y Paultre 2008, Teng et al. 2009, Wu y Zhou 2010. Aplicando las expresiones de predicción de estos modelos a los datos experimentales recogidos en la base de datos, obtenemos como resultado tensiones y deformaciones últimas, y con ellos, mediante un análisis estadístico de valores teóricos respecto a valores experimentales para cada modelo de confinamiento, y, tras un análisis comparativo entre los diferentes modelos definimos el modelo que mejor ajuste presenta respecto a los datos experimentales (modelo de Teng et al. 2009). Para dicho modelo, se ha realizado la caracterización estadística. Puesto que es poco probable esperar que un formato de norma de diseño estructural pueda representar todas las situaciones de diseño, los sistemas estructurales y tipologías de pilas de puentes para los cuales se ha realizado la calibración en este estudio, son los puentes de tramo recto de varios vanos con pilas de hormigón armado tipo columnas circulares. Las pilas pueden estar formadas por un fuste único o bien por dos fustes. Esta tipología de tablero y de pila cubre la mayor parte de los puentes existentes en las actuales vías de comunicación. Para definir los coeficientes parciales de seguridad para el hormigón confinado γcc, se ha realizado la calibración basado en fiabilidad estructural, para un rango posible de soluciones de refuerzo con CFRP en las tipologías de pilas de puentes de los sistemas estructurales estudiados. Para ello, se tienen en cuenta las incertidumbres de las variables que intervienen, y mediante simulación se caracterizan estadísticamente las variables de resistencia y solicitación. Teniendo caracterizadas estas dos variables, según los niveles requeridos de seguridad estructural se determina la probabilidad de fallo o índice de fiabilidad para diferentes valores de γcc. Los coeficientes parciales de seguridad quedarán definidos para aquellas situaciones, tales que, los índices de fiabilidad calculados en las pilas reforzadas dimensionadas con dichos coeficientes, den valores iguales o superiores al índice de fiabilidad objetivo, que en este estudio se ha fijado en . Finalmente, la propuesta de coeficientes parciales de seguridad a utilizar es la siguiente: γcc = 1,15 para tmín ≤ t ≤ 2 mm γcc = 1,30 para t > 2mm
The continuous deterioration and/or damages caused in the concrete structures during their lifetime, are unavoidable phenomena which the passage of time entails and gets to be an important problem that it has led to the development of new composite materials used for the structural reinforcement. The methods of traditional reinforcement such as concrete increased, prestressed exterior and the reinforcement with steel sheets, frequently they have inherent disadvantages like the increase of the weight of the structure, the corrosion of the steel and its high cost of manipulation and positioning. Given these disadvantages, and more specifically referring us to the reinforcement of pillars of bridges, in recent years the use of fibre reinforced polymers (FRP) has increased as an element of confinement. However, its use still still shows some gaps which demand to continue investigating some of their aspects such as the lack of codes and rules, the lack of experience in the long term behaviour, the susceptibility to the fire, etc. Uncertainties exist in the calculation bases along the dimensioning of this reinforcement, one of them precisely lays in the partial coefficients of safety for the confined concrete that must be to adopted in the design. For this purpose, the present doctoral thesis tries to contribute knowledge in this field, and more specifically, defining these partial coefficients of safety of the confined concrete for the design of the reinforcement of bridge pillars of reinforced concrete with carbon fibre reinforced polymers (CFRP), by means of calibration process based on structural reliability. In this sense, firstly, has been compiled all the bibliographical information available mainly referred to two aspects: description of confinement models for confined concrete with CFRP and data obtained from experimental tests for the elaboration of a data base. Applying the prediction expressions of confinement models to the experimental data collected in the data base, we obtain as a result the stresses and strains ultimate, and from them, by means of a statistical analysis of theoretical values in respect to experimental values for each single model of confinement, and, after a comparative analysis between the different models we define the model that beste adjustment presents with respect to the experimental data (model of Teng et al.). For this model, the statistical characterization has been performed. Since it is unlikely to expect that a structural design frame rule may represent all the situations of design, the structural systems and typologies of bridge pillars for which the calibration has been performed in this study, are the bridges of straight section with several spans with reinforced concrete pillars of the type of circular columns. The pillars can be formed by a only fust or by two fusts. This typology of roadway and pillar covers most of the existing bridges in the current communication routes. In order to define the partial coefficients of safety for the confined concrete ¿cc, the calibration has been performed based on structural reliability, for a possible range of solutions of reinforcement with CFRP in the typologies of bridges pillars of the studied structural systems. For such a purpose, the uncertainties related of the variables which intervene have been taken into consideration, and by means of simulation the variables of strength and stress have been statistically characterized. Once these two variables have been characterized, according to the required levels of structural safety the probability of failure or reliability index for different values of ¿cc has been determined. The partial coefficients of safety will be defined for those situations, such that, the reliability indexes calculated in the reinforced pillars dimensioned with such coefficients, give results equal or higher than the objective reliability index, which has been established in ß=3,5 in this study.
La contínua deterioració i/o danys causats en les estructures de formigó durant la seva vida útil, són fenòmens inevitables que comporta el pas del temps i es convertix en un problema important que ha conduït al desenvolupament de nous materials composts per al reforç estructural. En el cas de ponts, les situacions en les quals es fan necessàries intervencions de reforç poden ser: estructures afectades per patologies inherents a problemes de durabilitat, estructures mal projectades i/o mal executades, estructures que han estat danyades per causes externes (impacte de vehicles, incendi, sisme, desastres naturals, etc.), estructures afectades per un canvi d'ús o per un augment de la càrrega de projecte, o per suportar futurs sismes. Davant tot això, els mètodes de reforç tradicional tals com el recrescut de formigó, post tensat exterior i reforç amb xapes d'acer, freqüentment tenen desavantatges inherents com ara el increment del pes de l'estructura, la corrosió de l'acer i el seu elevat cost de manipulació i col·locació. Davant aquests inconvenients, i més concretament fent esment al reforç de pilars de ponts, en anys recents s'ha incrementat l'ús de polímers reforçats amb fibra (FRP) com a element de confinament d'elements de formigó sotmesos a compressió, a causa de les seves excel·lents propietats mecàniques i químiques, incrementant principalment la resistència i ductilitat de les pilars de formigó. No obstant això, la seva aplicació presenta encara punts foscos que exigeixen seguir investigant aspectes com la falta de codis i normes, la falta d'experiència en el comportament a llarg termini, la susceptibilitat al foc, etc. Existeixen incerteses a les bases de càlcul durant el dimensionament d'aquest reforç, una d'elles està precisament en els coeficients parcials de seguretat per al formigó confinat que s'han d'adoptar en el disseny. Per això, la present tesi doctoral pretén aportar coneixements en aquest camp, i més concretament, definint aquests coeficients parcials de seguretat per al formigó confinat per al disseny del reforç de pilars de ponts de formigó armat amb polímers reforçats amb fibres de carboni (CFRP), mitjançant procés de calibratge basat en fiabilitat estructural. En aquest sentit, primerament, s'han recopilat tota la informació bibliogràfica disponible referida principalment a dos aspectes: descripció de models de confinament per a formigó confinat amb CFRP i dades d'assajos experimentals per a l'elaboració d'una base de dades. Els models de confinament considerats en aquest estudi per a elements de formigó de secció circular són de: Mander et al. 1988, Pilakoutas i Mortazavi 1997, Toutanji 1999, Spolestra i Monti 1999, Eid i Paultre 2008, Teng et al. 2009, Wu i Zhou 2010. Aplicant les expressions de predicció d'aquests models a les dades experimentals recollides en la base de dades, obtenim com resultat tensions i deformacions últimes, i amb ells, mitjançant una anàlisi estadística de valors teòrics respecte a valors experimentals per a cada model de confinament, i, després d'una anàlisi comparativa entre els diferents models definim el model que millor ajust presenta respecte a les dades experimentals (model de Teng et al. 2009). Per a aquest model, s'ha realitzat la caracterització estadística. Ates que és poc probable esperar que un format de norma de disseny estructural pugui representar totes les situacions de disseny, els sistemes estructurals i tipologies de pilars de ponts pels quals s'ha realitzat el calibratge en aquest estudi, són els ponts de tram recte de diverses obertures amb pilars de formigó armat tipus columnes circulars. Les pilars poden estar formades per un fust únic o bé per dos fustos. Aquesta tipologia de tauler i de pilar cobreix la major part dels ponts existents en les actuals vies de comunicació. Per tal de definir els coeficients parcials de seguretat per al formigó confinat γcc, s'ha realitzat el calibratge basat en fiabilitat estructural, per a un rang possible de solucions de reforç amb CFRP en les tipologies de pilars de ponts dels sistemes estructurals estudiats. Per a això, es tenen en compte les incerteses de les variables que intervenen, i mitjançant simulació es caracteritzen estadísticament les variables de resistència i sol·licitació. Tenint caracteritzades aquestes dues variables, segons els nivells requerits de seguretat estructural es determina la probabilitat de fallada o índex de fiabilitat per a diferents valors de γcc. Els coeficients parcials de seguretat quedaran definits, per a aquelles situacions, tals que, els índexs de fiabilitat calculats en les pilars reforçades dimensionadas amb aquests coeficients donin valors iguals o superiors a l'índex de fiabilitat objectiu, que en aquest estudi s'ha fixat en β = 3,5. Finalment, la proposta de coeficients parcials de seguretat a utilitzar és la següent: γcc = 1,15 per a tmín ≤ t ≤ 2 mm

Se utilizaron fibras provenientes de blue jeans usados, en la elaboración de concreto polimérico; posteriormente se dio un post-curado al concreto con rayos gamma. Se obtuvieron porcentajes de mejoramiento de hasta un 40%.
Se desarrolló un concreto polimérico, añadiendo fibras textiles procedentes de blue jeans usados, para mejorar las propiedades mecánicas y ser utilizados en materiales de construcción. Posteriormente los concretos se irradiaron con rayos gamma a dosis de hasta 1,000 kGy, obteniéndose incrementos de 40% cuando se sometió a 300 kGy.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil
El siguiente trabajo presenta un estudio del comportamiento de hormigones tradicionales al ser reforzados con microfibras de polivinilo de alcohol. Específicamente, este analiza cambios en propiedades mecánicas de este material como lo son su resistencia y su ductilidad. Esto último, sin dejar de lado la posibilidad de estudiar otros fenómenos que se pudieran observar a lo largo de la investigación. Esta investigación consiste tanto en experimentación en laboratorio como en análisis mediante el uso de software computacional. La primera parte mencionada contempla la elaboración de tandas de probetas cilíndricas de hormigón con y sin fibra. Diferentes cantidades de fibra son utilizadas en distintas mezclas buscando contrastar resultados con mezclas sin fibra. De igual manera, las proporciones agua/cemento y áridos/cemento y el tamaño máximo de árido en cada set de probetas son diferentes con el fin de obtener un espectro mayor de resultados y de esta forma poder realizar un análisis más completo. Existe un primer grupo de probetas que se elabora para llevar a cabo ensayos preliminares a modo de prueba y obtener algún tipo de tendencia general. Un segundo grupo para ajustar dosificaciones y un último grupo, mucho más amplio en cantidad que el primero, el cual es necesario para efectuar un estudio más complejo y global del comportamiento del hormigón tradicional reforzado con microfibras de PVA. De las probetas finales, cuyas variables más características son: la cantidad de fibra y el tamaño máximo de árido (0%, 1% y 2% de fibra y tamaños de árido de 0.3 mm, 4.75 mm y 9.5 mm), se obtiene que a compresión la resistencia siempre es mayor (entre 5% y casi 400% veces) sin microfibra que con microfibra, mientras que la deformación última, en casos con PVA puede llegar a ser hasta 8 veces mayor. De esta etapa, sin embargo, no es posible obtener resultados claros a tracción. Por otro lado, con lo que respecta a la parte computacional, diferentes softwares se utilizan como herramienta para procesar la información obtenida en el campo experimental. Además, se realizan parametrizaciones que representen las curvas obtenidas y así obtener fórmulas generales. Dichas modelaciones, provenientes de combinar modelos ya ampliamente conocidos con regresión de datos experimentales, son utilizadas en un análisis de tipo Pushover en el programa SAP2000 con el fin de tener una idea general del comportamiento estructural del hormigón fibroreforzado. Para efectos prácticos, el análisis es llevado a cabo en una torre de 10 pisos de muros con confinamiento de borde. De esto último y empleando las mismas cantidades de fibra e iguales tamaños máximos de árido que en las probetas finales, se puede constatar que para todos los casos, previo a los 0.6 metros de desplazamiento de techo, la carga requerida es siempre mayor en hormigones sin PVA alcanzando a ser esta, en casos extremos como aquellos con árido de 9.5 milímetros, hasta 1.2 veces mayor.

Ingeniera Civil Mecánica
Las aleaciones ternarias Cu-Al-Ni, presentan en el extremo rico en Cu, una solución sólida α de estructura fcc, donde el Al y Ni ocupan posiciones de sustitución. Es sabido que las aleaciones Cu-Al-Ni de estructura inicial fase α, no necesariamente al equilibrio, endurecen por recocido. Durante el desarrollo de esta investigación, año 1994, al revisar la literatura, se encuentra que la mayor parte de las investigaciones originales, respecto al endurecimiento por recocido de las aleaciones Cu-Al-Ni, son previas al año 1950, sin el uso de Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM), sino basadas principalmente en análisis por Microscopía Óptica. Una investigación (CANMET, 1977), utiliza Microscopía Óptica, Extracción Química y Microsonda Electrónica. La motivación de este trabajo, es estudiar el endurecimiento por recocido de tres aleaciones ternarias Cu-xAl-xNi, con x = 3, 5 y 7% at., de estructura inicial monofásica α, con técnicas de análisis por Microdureza Vickers (100 g), Microscopía Óptica, agregando la técnica de Microscopía Electrónica de Transmisión TEM. Particularmente, en este trabajo, es de interés verificar si tal endurecimiento se debe principalmente a precipitado de una o más fases, precipitado de partículas finas Ni3Al o precipitado de NiAl, entre otros posibles mecanismos. Debido al tamaño de los precipitados que se trate, la técnica de TEM es aquí realmente necesaria para correlacionar las propiedades y microestructura. Mediante observaciones de TEM sobre la muestra, la Imagen obtenida, permite buscar defectos cristalográficos, como dislocaciones y su comportamiento, y con el Diagrama Difracción de electrones, realizar el análisis radiocristalográfico para identificar las distintas fases cristalinas presentes en la muestra, comparando el Diagrama de la muestra con los Diagramas Patrón clasificados sistémicamente en el atlas publicado por la A.S.T.M. Para los recocidos se consideran tiempos de 1 y 3 h, y temperaturas entre 200 y 800 C. La aleación con x= 3 % at no endurece ni presenta modificaciones en su estructura. Las aleaciones con x= 5 y 7 %at si exhiben endurecimiento por recocido; en cada gráfico Dureza versus Temperatura de Recocido, se observa un máximo de dureza para temperaturas de 550-600 [C]. Este endurecimiento se puede asociar, mediante TEM, a la precipitación de finas partículas esféricas de la fase Ni3Al, con un diámetro medio de 0,02-0,03 μm. Nuestros resultados permiten también ayudar a precisar la ubicación del límite α/α + Ni3Al en el diagrama de equilibrio Cu-Ni-Al a 600C. Los resultados obtenidos serán relevantes para motivar y proponer recomendaciones para continuar el desarrollo de esta línea de investigación, para posteriores investigaciones del endurecimiento en aleaciones Cu-Al-Ni, mediante técnicas de análisis de TEM y Difracción de Rayos X, entre otras, y ampliar el campo de aplicación de estas aleaciones.

Memoria para obtener el título de Ingeniero Civil Química
Las estructuras inmersas en el agua de mar son afectadas por un fenómeno común llamado biofouling, donde diferentes organismos se adhieren a la superficie. Este fenómeno produce grandes problemas en la industria marina, generando la necesidad de nuevos materiales con propiedades antifouling. Para ello, los polímeros biocidas son de interés debido a su versatilidad. En estudios recientes se ha demostrado que polímeros con nanopartículas de cobre permiten eliminar bacterias propias de las etapas tempranas del biofouling, sin embargo, la incorporación de nanopartículas es costosa. El objetivo de este Trabajo es estudiar una nueva metodología, sencilla y económica para la fabricación de compuestos de polipropileno con cobre como agente antifouling. Esta metodología consiste en la síntesis in-situ de partículas de cobre en la matriz polimérica durante el mezclado en fundido de polipropileno. La síntesis in-situ se realiza mediante la descomposición térmica de una sal de cobre y la reducción química de esta sal por acción de un agente químico, ambos a distintos porcentajes de cobre en la carga. Además, se busca caracterizar las partículas de cobre de los materiales preparados, comprobar sus capacidades antifouling dependiendo de la salinidad y la temperatura del agua en que se sumerja y comparar con nanopartículas de cobre comercial. Los resultados obtenidos permitieron validar la metodología planteada y comprobar que es posible obtener partículas de cobre sintetizadas in-situ. Se verificó que los materiales fabricados son capaces de liberar iones cúpricos (Cu2+) en un medio acuoso, lo que varía según el tipo de partícula que contenga cada compósito. Los compósitos preparados por metodología in-situ alcanzaron concentraciones de iones cúpricos liberados mayores a las obtenidas con nanopartículas de cobre pre-sintetizadas, acentuándose a mayor porcentaje de cobre p/p en la mezcla. Al modificar las variables de salinidad y temperatura se presentaron cambios que dependen de la naturaleza de las partículas contenidas en el material. Al aumentar la temperatura del medio disminuyó la cantidad de iones liberados, y al aumentar la salinidad se benefició la liberación de iones por parte de las partículas de cobre metálico, pero se perjudicó en el caso de los óxidos. En los estudios antifouling, los compósitos sugieren una alteración del metabolismo de las células bacterianas, pese a no haber eliminado totalmente la colonización de microflora. Esta nueva metodología abre puertas para la producción de materiales antifouling con cobre de forma sencilla y a bajos costos, otorgando una variedad de nuevas aplicaciones como las mallas para jaulas en la industria acuícola.

Los materiales compuestos de matriz polimérica representan una interesante alternativa para el diseño de equipamiento y aplicaciones estructurales. Las atractivas propiedades de polímeros termoestables reforzados con fibras de vidrio han despertado gran interés al tratarse de materiales con precio competitivo, buenas características mecánicas, excelente relación resistencia-peso, buen comportamiento frente a la corrosión y reducido mantenimiento. Actualmente, se encuentran presentes en sectores tan exigentes como el aerospacial; el transporte aéreo, terrestre y naval; ocio y deporte de alta competición. El sector de la ingeniería civil ha mostrado un creciente interés por este tipo de materiales, para estructuras primarias, restauración y como material de refuerzo del hormigón. En la industria química encontramos estos materiales en contacto prolongado con medios químicos en: tuberías, canalizaciones, depósitos de almacenamiento, etc. Por tanto, cuestiones relativas al comportamiento en servicio, durabilidad del material y determinación de los mecanismos responsables de su degradación y deterioro en servicio, constituyen los objetivos de esta investigación. En esta tesis se emplearon resinas de poliéster ortoftálico y viniléster de bisfenol A, reforzadas con fibra de vidrio tipo E con tres diferentes disposiciones, obteniendo los compuestos mediante un proceso de laminación manual. Se evaluó el efecto de la degradación mediante su inmersión en cuatro medios de diferente naturaleza: agua, solución salina, hidróxido sódico e hipoclorito sódico, llevando a cabo el estudio para tiempos largos y reales de exposición sin recurrir a ensayos acelerados, de forma que simulara el comportamiento real en servicio del material. La evaluación de su comportamiento mecánico es una de las prioridades en cualquiera de sus numerosas aplicaciones, por ello, la resistencia química del compuesto se convierte en una característica crítica en aplicaciones que requieran un contacto directo y prolongado con estos medios. Para el análisis de su comportamiento frente a la degradación se realizó la caracterización del comportamiento mecánico a flexión, tracción, impacto y dureza. Se determinó la variación de masa con el tiempo de exposición. Se efectuó un análisis de la morfología de su fractura mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y se emplearon técnicas de análisis térmico como MDSC y TGA, para el análisis de los mecanismos implicados junto al estudio superficial de los compuestos en las diferentes etapas de la investigación. La respuesta mecánica con el tiempo de inmersión, permite proponer un modelo predictivo del comportamiento mecánico de acuerdo a un modelo exponencial decreciente, con excelentes niveles de correlación. Estableciendo que la degradación más severa se produce por inmersión en disoluciones de pH más elevado, alcalinas, y donde los mecanismos de hidrólisis de los grupos éster de las cadenas de la resina, la lixiviación de pequeños fragmentos solubles, el ataque a la fibra de refuerzo y el deterioro de la unión en la interfase son los responsables de que la disolución acuosa de NaOH sea la más agresiva de todas las investigadas.
Sahuquillo Navarro, O. (2012). Estudio de la degradación de materiales compuestos base poliéster reforzados con fibra de vidrio en medios neutros y alcalinos [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/15191
Palancia

En esta investigación, se evalúa el comportamiento elasto- plástico y el desempeño sísmico de estructuras aporticadas aplicando el método Pushover. Esta evaluación se hace sobre diversos casos de edificios reforzados con acero de alta ductilidad (Grado 40), acero convencional (Grado 60) y acero de alta resistencia (Grado 75).Para lo anterior, se realiza la evaluación de la capacidad de deformación de los elementos estructurales a partir de las gráficas de momento-rotación de los elementos estructurales más críticos que causa el colapso de la estructura. También, se utilizó la gráfica de curva de capacidad obtenida a partir del método de coeficientes de desplazamiento para medir la capacidad de la estructura. Teniendo en cuenta los valores resultantes de ductilidad y rigidez de cada caso, se evalúa el desempeño de la estructura para diferentes niveles de diseño sísmico. Los resultados mostraron que reforzar una estructura con un acero de Grado 40 aumenta la capacidad de disipación de energía, y si se refuerza con acero de grado 75 aumenta la capacidad de resistencia en la estructura. Finalmente, se presenta el resultado comparativo de los diversos casos para demostrar la influencia del acero de refuerzo en el comportamiento plástico de las estructuras de concreto armado.
In this investigation, the elasto-plastic behavior and the seismic performance reinforced structures by applying the Pushover method. This evaluation is done on several cases: with high ductility steel (Grade 40), conventional steel (Grade 60) and high strength steel (Grade 75). For the previous, the evaluation of the deformability of the structural elements is made from the moment-rotation graphs that cause the structure to collapse. The capacity curve graph obtained from the displacement coefficient method was used to measure the capacity of the structure. In addition, the performance of the structure for different levels of seismic design are evaluated with the resulting values of ductility and rigidity of each case. The results showed that reinforcing a structure with a Grade 40 reinforcing steel increases the energy dissipation capacity, and if reinforced with a Grade 75 reinforcing steel increases the strength capacity in the structure. Finally, the comparative result of the various cases are presented to demonstrate the influence of reinforcing steel on the plastic behavior of reinforced concrete structures.
Trabajo de investigación

Estudios previos de nuestro grupo de investigación describieron moléculas orgánicas heterocíclicas, aparentemente de capas cerradas que presentan carácter birradical triplete asequible térmicamente. La formación de esta especie birradicalaria proviene de la rotura de un doble enlace exocíclico por rotación de dicho enlace. Un factor de estabilización del biradical formado es la conjugación de uno de los electrones desapareados con un ciclo aromático aceptor de electrones y el otro con otro ciclo dador de electrones, con la consiguiente deslocalización de los mismos, de manera independiente, en cada una de dichas partes. Además, tanto los datos experimentales como los teóricos han mostrado que, si las moléculas estudiadas contienen protones ácidos, la formación de los correspondientes aniones hacen aumentar de manera considerable la población de moléculas en estado birradical triplete. Se exploró un elevado número de estructuras buscando cuales eran las características mínimas que debían presentar para tener el citado estado birradical triplete asequible térmicamente y, por lo tanto, un posible carácter paramagnético. Este trabajo dio como resultado una gran familia de nuevas moléculas (más de 50 compuestos) que presentaban la propiedad estudiada y de las que se pudo deducir un modelo molecular general para todas ellas. A partir del modelo anterior se buscó en la literatura moléculas que pudieran presentar las anteriores características electrónicas y se encontraron el Dasatinib y sus análogos, fármaco de segunda generación que se utiliza en el tratamiento de algunos tipos de cáncer y el p-HBDI, cromóforo de la proteína verde fluorescente (‘Green Fluorescent Protein’, GFP). Este último compuesto, de fácil síntesis y estudiado desde muchos puntos de vista pero no desde el nuestro, se tomó como modelo para la mayor parte de nuestros trabajos. Ante los precedentes anteriores, la presente Tesis Doctoral ha consistido en obtener materiales macromoleculares formados por dichas moléculas, con el objetivo de analizar la propiedad que nos interesa cuando éstas moléculas se hallan en entornos poliméricos. Para ello, se han desarrollado diversos métodos de síntesis. Previamente, ha sido necesario sintetizar derivados de las unidades de menor tamaño que presentan un mayor carácter birradical triplete asequible térmicamente funcionalizadas adecuadamente para ser unidas sobre los diferentes soportes poliméricos. Se han introducido diversos tipos de funcionalización para intentar anclar dichas moléculas, empleando diversas opciones de síntesis, siendo la funcionalización principal introducida una cadena de 2-hidroxietilo, un grupo funcional versátil que permite llevar a cabo bastantes transformaciones sintéticas. Además, se han preparado y estudiado modelos auxiliares simples, análogos de los sistemas macromoleculares objetivo de nuestro trabajo, con el objeto de estudiar previamente las reacciones que posteriormente se ensayarían a nivel macromolecular. Una vez obtenidas las moléculas con carácter birradical triplete asequible térmicamente funcionalizadas adecuadamente, se unieron a diferentes soportes poliméricos. El primero fue el ácido poliacrílico (PAA), mediante esterificación entre los grupos ácidos de la cadena polimérica y los grupos hidroxilo de las moléculas anteriores. Además, se intentaron llevar a cabo sin éxito polimerizaciones radicalarias para generar el mismo tipo de material macromolecular. Dada la dificultad de purificación de estos compuestos se decidió utilizar soportes poliméricos con grupos funcionales NH2. Estos soportes fueron la polietileimina ramificada (PEI) y el (aminometil)poliestireno reticulado. Asimismo, se estudió la posibilidad de emplear estructuras dendriméricas como alternativa a los sistemas anteriores, por su estructura química bien definida. Intentar unir todas las moléculas que han presentado carácter birradical triplete asequible térmicamente sobre soportes poliméricos sería un trabajo sumamente extenso, con lo que, básicamente, nos hemos centrado en la obtención de análogos poliméricos del p-HBDI y derivados. La técnica de elección para el estudio de estos productos poliméricos de los que se esperaban que fueran paramagnéticos ha sido la Resonancia Paramagnética Electrónica (RPE, ‘Electron Paramagnetic Resonance’, EPR). Los resultados obtenidos han confirmado los estudios previos que nos permiten predecir qué moléculas presentan la propiedad indicada en el título de esta Memoria.
Studies carried out previously by our research group show that there are heterocyclic organic molecules, seemingly closed layers and without any metal atom, presenting thermally affordable triplet biradical character. The formation of these biradical species comes from an imine double bond break by simple conformational changes of this bond. A stabilization factor of the biradical formed is to be included in an electron acceptor part (e.g. acridine) and another electron donor part (e.g. benzothiazole), with the consequent relocation of the unpaired electrons independently in each of such parts. In addition, if the studied molecules contain acidic protons, the formation of the corresponding conjugated base make increase significantly the population of molecules in a triplet biradical state, due to the negative charge generated, that stabilizes better the unpaired electrons. More than 50 compounds have been synthesized and have shown the studied feature, being able to get a general molecular model for all of them. Bibliographic search have also shown that there are natural products which include this model in its structure, and for this reason, paramagnetic response (EPR). These biomolecules are Dasatinib and its analogues, and p-HBDI, chromophore of green fluorescent protein (GFP), being the last one included in this Thesis in order to give validity to the model made up of molecules previously studied. Firstly, our molecules have been functionalized properly to be united on the different polymeric supports. Then, the work has consisted of getting macromolecular materials formed by these molecules to see how affects the property when these molecules are in a polymeric environment. To do this simpler, analog auxiliary models of macromolecular systems have been synthesized and have been used as a guide, for its both synthesis and characterization. Polymers with different structures have been used by the possible influence on the formation of biradical species. The union of these molecules have been carried out on polyacrylic acid (PAA), polyethyleneimine branched (PEI), the (aminomethyl) cross-linked polystyrene as well as dendrimeric structures, focusing, exclusively, in obtaining polymeric analogues of the p- HBDI and its derivatives. For the study of these products have been carried out using the Electron Paramagnetic Resonance (EPR), comparing the macromolecular systems obtained with their low molecular weight precursors. Furthermore, other systems with possible poliradical states as dimers and tetramers have been proposed.

The global tendency to apply sustainability criteria in most of productive fields, as well as, the limited durability and the pathologies that suffer the reinforced concrete elements, are aspects that directly affect the increasing necessity of strengthening this type of structures. Reinforced concrete beams are frequently subjected to bending and shear efforts. The evolution of strengthening techniques, that permit to increase the load bearing capacity in front this type of efforts, has consisted in the development of new technologies that maximise the velocity and ease the execution of the solution, minimising the time structures are out of service. In this way, the introduction of composite materials in construction has revolutionised the structural strengthening field. The textile-reinforced mortar (TRM) is a composite material that combines textiles, made of high strength tensile fibres, with cementitious matrix. The main characteristic of this material is that, unlike the techniques as fibre-reinforced polymer (FRP), it does not require the use of organic resins for its fabrication and application on structures. The present thesis has consisted in the analysis of the mechanical and structural behaviour of reinforced concrete beams strengthened against flexural and shear efforts using different types of TRM. To fulfil this aim, two main experimental campaigns have been carried out. In the first one, eleven full-scale beams, ten of them previously flexural strengthened with five different types of TRM, have been tested. In the second experimental campaign, nine reinforced concrete beams, eight of them shear strengthened with four different combinations of textiles and mortars, have been subjected to experimental tests. Before these main experimental campaigns, the mechanical behaviour of all materials used in the research has been characterised (that is concrete, steel, mortars, textiles and TRM). Moreover, an experimental approach, based on the flexural strengthening and testing of twelve precast beams, has been done. This campaign has allowed familiarising with the application of the reinforcement and obtaining results, from which, most appropriate combinations of textiles and mortars to use in main experimental campaigns have been chosen. Using the experimental data, two analytical studies, focused on the design of reinforced concrete beams flexural and shear strengthened with TRM, respectively, have been carried out. In both studies, initially, it has evaluated the prediction capacity of three analytical models included in design standards of FRP and TRM. For two of them, the formulation of the codes proposed by fib-Bulletin 14 and ACI 440.2R-08 has been adapted to the particular case of cementitious matrix reinforcements. The formulation according to ACI 549.4R-13 has been directly applied in the third. In the second part of the studies analytical models based on the reduction of mechanical capacities of the fibers have been carried out. These employed the experimental results obtained in the present research and the gathered from similar investigations. The results show that, in the case of TRM applied as a flexural reinforcement, the strengthening system is able to increase of 27.4% the beams capacity before the flexural yielding and 8.2% the ultimate bending capacity. This increase reaches 33.7% in the case of the shear strengthened reinforced concrete beams. On the other hand, the results of analytical studies indicate that models adapted from FRP standards present a better prediction capacity than the obtained with the code specifically developed for TRM reinforcements, which has performed significantly conservative. Finally, the proposed analytical models, based on the adjustment of the textile fibers properties, show a new conception for the design of TRM strengthening on reinforced concrete beams.
La tendencia global en aplicar criterios de sostenibilidad en la mayoría de ámbitos productivos, así como la limitada durabilidad y las patologías que sufren los elementos de hormigón armado, son aspectos que influyen directamente en la creciente necesidad de reforzar este tipo de estructuras. Las vigas de hormigón armado son elementos frecuentemente sometidos a esfuerzos de flexión y cortante. La evolución de las técnicas de refuerzo que permiten incrementar la capacidad resistente frente estas solicitaciones, ha consistido en el desarrollo de nuevas tecnologías que maximizan la velocidad/facilidad de ejecución de la solución y minimizan el tiempo que la estructura está fuera de servicio. En este sentido, la introducción de materiales compuestos en la construcción ha revolucionado el sector de los refuerzos estructurales. El textile-reinforced mortar (TRM) es un material compuesto que combina tejidos, hechos de fibras de resistencia a tracción elevada, y matrices de base cementítica. La principal característica de este material es que, a diferencia de técnicas como el fibre-reinforced polymer (FRP), no requiere de la utilización de resinas orgánicas para su fabricación y aplicación en las estructuras. La presente tesis ha consistido en el análisis del comportamiento mecánico y estructural de vigas de HA reforzadas a flexión y a cortante con diferentes tipos de TRM. Para lograr este objetivo, se han realizado dos campañas experimentales principales. En la primera de ellas, se han ensayado once vigas a escala real, diez de ellas reforzadas previamente a flexión con cinco tipos diferentes de TRM. En la segunda campaña, se han sometido a ensayo nueve vigas de HA, ocho de ellas reforzadas a cortante con cuatro combinaciones diferentes de tejidos y morteros. Antes de estas campañas principales, se ha caracterizado el comportamiento mecánico de todos los materiales utilizados, es decir, el hormigón, el acero, los morteros, los tejidos y el material compuesto TRM. Además, se ha realizado una campaña experimental de aproximación, basada en el refuerzo a flexión y ensayo de doce viguetas prefabricadas, que ha permitido la familiarización con la técnica de aplicación del refuerzo y la obtención de resultados, a partir de los cuales, se ha elegido las mejores combinaciones de tejidos y morteros a utilizar en las campañas experimentales principales. Utilizando los datos experimentales, se han realizado dos estudios analíticos enfocados al diseño de vigas de HA reforzadas a flexión y a cortante con TRM, respectivamente. En ambos estudios, inicialmente se ha evaluado la capacidad de predicción de tres modelos analíticos incluidos en normativas de FRP y TRM, adaptando la formulación de los códigos propuesta por fib-Bulletin 14 y ACI 440.2R-08 al caso particular de los refuerzos de matriz cementítica, y aplicando directamente la formulación propuesta por ACI 549.4R-13. En la segunda parte de los estudios, empleando los resultados experimentales obtenidos en el presente trabajo y los recopilados de investigaciones similares, se han desarrollado modelos analíticos basados en la reducción de las capacidades mecánicas de las fibras que componen los tejidos. Los resultados muestran que, en el caso del TRM aplicado como refuerzo a flexión, los especímenes logran incrementar en un 27,4% su capacidad previa a la plastificación, y en un 8,2% su capacidad última a flexión. Este incremento de prestaciones alcanza el 33,7% en el caso de las vigas de HA reforzadas a cortante. Por otro lado, los resultados del estudio analítico muestran que los modelos adaptados de las normativas de FRP presentan una mejor capacidad de predicción que el modelo desarrollado para el TRM, que se revela significativamente conservador. Por último, los modelos analíticos propuestos, basados en el ajuste de las propiedades de las fibras de los tejidos, muestran un nuevo enfoque para el diseño de refuerzos TRM en vigas de HA.
La tendència global a aplicar criteris de sostenibilitat en la majoria d’àmbits productius, així com la limitada durabilitat i les patologies que pateixen els elements de formigó armat, són aspectes que influeixen directament en la creixent necessitat de reforçar aquest tipus d’estructures. Les bigues de formigó armat són elements freqüentment sotmesos a esforços de flexió i tallant. L’evolució de les tècniques de reforç que permeten incrementar la capacitat resistent en front aquestes sol·licitacions, ha consistit en el desenvolupament de noves tecnologies que maximitzessin la velocitat/facilitat d’execució de la solució i minimitzessin el temps que l’estructura està fora de servei. En aquest sentit, la introducció de materials compostos en la construcció ha revolucionat el sector dels reforços estructurals. El textile-reinforced mortar (TRM) és un material compost que combina teixits, fets de fibres de resistència a tracció elevada, i matrius de base cementítica. La principal característica d’aquest material es que, a diferència de tècniques com el fibre-reinforced polymer (FRP), no requereix de la utilització de resines orgàniques per a la seva fabricació y aplicació a les estructures. La present tesi ha consistit en l’anàlisi del comportament mecànic i estructural de bigues de formigó armat reforçades a flexió i a tallant amb diferents tipus de TRM. Per a aconseguir aquest objectiu, s’han realitzat dues campanyes experimentals principals. En la primera d’elles, s’han assajat onze bigues a escala real, deu d’elles reforçades prèviament a flexió amb cinc tipus diferents de TRM. En la segona campanya, s’han sotmès a assajos nou bigues de formigó armat, vuit d’elles reforçades a tallant amb quatre combinacions diferents de teixits i morters. Abans d’aquestes campanyes principals, s’ha caracteritzat el comportament mecànic de tots els materials utilitzats, és a dir, el formigó, l’acer, els morters, els teixits i el material compost TRM. A més, s’ha realitzat una campanya experimental d’aproximació, basada en el reforç a flexió i assaig de dotze biguetes prefabricades, que ha permès la familiarització amb la tècnica de reforç i l’obtenció de resultats, a partir dels quals, s’han escollit les millors combinacions de teixits i morters a utilitzar en les campanyes experimentals principals. Utilitzant les dades experimentals, s’han realitzat dos estudis analítics enfocats al disseny de bigues de formigó armat reforçades a flexió i a tallant, respectivament. En ambdós estudis, inicialment s’ha avaluat la capacitat de predicció de tres models analítics inclosos en normatives de FRP i TRM, adaptant la formulació dels codis proposada per fib-Bulletin 14 i ACI 440.2R-08 al cas particular dels reforços de matriu cementítica, i aplicant directament la formulació proposada per ACI 549.4R-13. En la segona part dels estudis, emprant els resultats experimentals obtinguts en el present treball i els recopilats d’investigacions similars, s’han desenvolupat models analítics basats en la reducció de les capacitats mecàniques de les fibres que composen els teixits. Els resultats mostren que, en el cas del TRM aplicat com a reforç a flexió, els espècimens aconsegueixen incrementar en un 27,4% la seva capacitat prèvia a la plastificació, y en un 8,2% la seva capacitat última a flexió. Aquest increment de prestacions arriba fins el 33,7% en el cas de les bigues de formigó armat reforçades a tallant. Per altra banda, els resultats de l’estudi analític mostren que els models adaptats de les normatives de FRP presenten una millor capacitat de predicció que el model desenvolupat per al TRM, que es revela significativament conservador. Per últim, els models analítics proposats, basats en l’ajust de les propietats de les fibres dels teixits, mostren un nou enfoc per al disseny de reforços TRM en bigues de formigó armat

The objective of this research is to study the influence of several recycling cycles on the mechanical properties of four different materials made by the injection of polystyrene.
The four materials studied have different characteristics. The first one is polystyrene (PS), the second one is polystyrene reinforced with hemp fibers (PSf), the third one is polystyrene reinforced with hemp fibers modified with AKD (PSft) and the last one is polystyrene reinforced with fiberglass (PSfv). With all these materials tensile strength, bending, hardness and impact is measured. After the measurement of these physical properties, materials are recycled to obtain new injection samples, and its physical properties are measured again. This process is repeated during 24 cycles.
After each recycling cycle material physical properties are related with polystyrene molecular weight, melt flow, FTIR spectra and DSC.
From reinforced materials, fibers are recovered and through microscopy and image analysis they are characterized to study the influence that recycling has on its structure.

En esta investigación se estudia el efecto de la incorporación de partículas metálicas de cobre (Cu) y plata (Ag) en la matriz del cerámico de titanito de bario (BaTiO3), la selección de estos materiales metálicos es considerando que son materiales mecánicamente maleables y eléctricamente buenos conductores. La fabricación de estos materiales se realizó mediante la técnica de polvos; a partir de una mezcla, en un molino de giro planetario formando composiciones químicas en polvo de BaTiO3 + 1% Cu, BaTiO3 + 3% Cu, BaTiO3 + 1% Ag, BaTiO3 + 3% Ag, BaTiO3 + 1% Cu & Ag, BaTiO3 + 3% Cu & Ag que posteriormente fueron sometidos a un proceso de prensado para su conformando en muestras de forma cilíndricas y finalmente consolidadas mediante sinterización en un horno eléctrico con protección de atmósfera a una temperatura de 1240 °C. A los materiales sintetizados se les realizaron pruebas de dureza, tenacidad a la fractura, densidad, microscopia óptica y electrónica de barrido, caracterización eléctrica, con el fin de determinar si la adición de los metales Cu y Ag en la base cerámica de BaTiO3 cambia sus propiedades mecánicas y eléctricas. Los resultados obtenidos muestran que la incorporación de partículas de Cobre y Plata en una base cerámica de BaTiO3 modifica las propiedades mecánicas del cerámico como la dureza y la tenacidad a la fractura, así como y sus propiedades eléctricas ferroelectricas y dieléctricas. Se observa que el cambio de estas propiedades en cada una de los materiales de acuerdo a su composición química va en función del porcentaje de metal agregado al sistema.

Tesis que presenta materiales, métodos y resultados de la caracterización mecánica de materiales compuestos para aspas de aerogenerador.
Este trabajo presenta la teoría, proceso de manufactura, ensayos y análisis de resultados de pruebas de caracterización mecánica de polímeros reforzados base epoxi con fibra de vidrio en su arreglo unidireccional y triaxial, los cuales fueron utilizados en la fabricación de las aspas de un aerogenerador de 30kW. De esta experimentación se obtuvieron propiedades tales como, el módulo de Young, el esfuerzo permisible a tracción, cortante y compresión. Los valores resultantes fueron comparados con los teóricos calculados, lo cual permitió analizar y cuantificar el porcentaje de afectación presente en la manufactura de las probetas. Este trabajo es sustentado como parte del proyecto P07: Integración y consolidación de capacidades nacionales para el desarrollo de pequeños aerogeneradores mediante el diseño, construcción y pruebas exhaustivas de un aerogenerador con capacidad de 30kW, del Centro Mexicano de Innovación en Energía Eólica (CEMIE-eólico), bajo los auspicios del Fondo CONACYT-SENER-Sustentabilidad Energética, fue realizado en las instalaciones del Centro de Tecnología Avanzada (CIATEQ) unidad Querétaro
CONACYT-SENER CIATEQ

Natural fibers have been used recently as reinforcement of polymer-matrix based composites. The present thesis examines the mechanical properties of high density polyethylene (HDPE) composite reinforced with sisal fiber, at different percentages of coupling agent. It extends the study of matrix-fiber’s interfacial shear strength (IFSS). Firstly, a standard modelization by Kelly-Tyson method is done. Later on, a deeper study of sisal fiber at nanometric level is carried out using microscope techniques such as atomic force microscopy (AFM), transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM) to sort out the real surface roughness of the sisal fiber inside the composite. Fiberglass has been used to compare with. According to the obtained results, a fractal roughness model is proposed for sisal fibers and extrapolated to all natural fibers, which do not have a circular cross section. Moreover, the fractal model is introduced in the standard KT model. Finally, the interfacial shear strength (IFSS) of the composite from the classical model is compared with the one from proposed model
Las fibras naturales han sido usadas en un tiempo reciente para el refuerzo de polímeros. La presente tesis estudia las características mecánicas del compuesto polietileno de alta densidad (HDPE) con fibra de sisal, con diferentes porcentajes de agente de acoplamiento. Profundiza en el cálculo de la tensión de la interfase matriz-fibra (IFSS). Una vez realizado el cálculo estándar mediante la modelización de Kelly-Tyson (KT), se adentra al estudio de la fibra de sisal a nivel nanométrico, mediante microscopio de fuerzas atómicas (AFM), microscopio de electrónico de transmisión (TEM) y microscopio electrónico de barrido (SEM) y descubre la rugosidad superficial de la fibra. Se comparan la fibra natural con la fibra de vidrio, dentro y fuera del compuesto, para finalmente proponer un modelo fractal acorde con la rugosidad observada en la fibra natural. Se realiza una generalización de la ecuación de KT bajo el principio de la fractalidad superficial de la fibra y se compara el resultado de IFSS obtenido mediante el estudio clásico de KT y la nueva expresión generalizada

In order to pursue sustainable objectives in the construction industry, a new composite material using vegetal fabric coated with resin and embedded into mortar was developed, characterized and applied on masonry walls. In this study, fabrics of different types of vegetal fibres (flax, hemp, sisal, and cotton) coated with resins were manufactured, and with them, FRCM (Fabric Reinforced Cementitious Matrix) specimens were produced for tensile tests and bonding tests with masonry units. Once characterized the FRCM of vegetal fibers specimens, two types of fibres were chosen to reinforce masonry walls. Results showed an excellent interaction between vegetal fibres and mortar matrix. The coating with resins improved the mechanical properties of the yarns and avoided the typical slipping failures in FRCM composites. For strengthening masonry walls, hemp and cotton FRCM were chosen. Hemp FRCM was the composite that reached the highest mechanical strength, whereas cotton FRCM had the greatest elongation capacity and multicracking response. These strengthening systems increased significantly the shear strength and the ability to dissipate energy from the unreinforced masonry walls, showing even better efficiency than glass FRCM strengthened walls (also tested in this study) under cyclic loading. In addition, the use of a greater volume of fibres in the case of the FRCM of vegetal fibres allowed reducing the volume of cementitious matrix to be used (0.5 and 5%, contrasted with glass-FRCM), which reduced the specific weight of the FRCM. In addition, analytical and numerical models were proposed for the analysis of FRCM and wall specimens manufactured and tested in this study. Their experimental results adjusted the parameter of analytical and numerical models. These models were effective calculation tools to reproduce FRCM specimens and masonry walls reinforced with FRCM behavior, where the connection between mesh-mortar and mortar-masonry is good enough to avoid failures due to mesh sliding and mortar debonding. In general, this thesis represents a great step in the topic of the use of vegetable fibers within cementitious matrices. Well, from the low density, low cost and sustainability that represent vegetal fibres it was possible to develop a composites with greater sustainability and efficiency (in contrast with the synthetic fibers FRCM used in this study), able to improve the mechanical performance of masonry walls subjected to cyclic loading.
Con el fin de perseguir objetivos sostenibles en la industria de la construcción, se desarrolló, caracterizó y aplicó en muros de mampostería un nuevo material compuesto basado en mallas de fibras vegetales recubierta con resina y embebidas en una matriz cementicia de mortero. En esta tesis, se fabricaron mallas de diferentes tipos de fibras vegetales (lino, cáñamo, sisal y algodón), y con ellas se fabricaron cerca de 100 especímenes de FRCM (Fabric Reinforced Cementitious Matrix) para someterlos a ensayos de tracción, y de adherencia con unidades de mampostería. Una vez caracterizados los FRCM de fibras vegetales se eligieron dos tipos de fibras a utilizar para reforzar muros de mampostería. Los resultados mostraron una excelente interacción entre las fibras vegetales y una de las matrices de mortero ensayadas. El recubrimiento con resina mejoró las propiedades mecánicas de los hilos y evitó las típicas fallas de deslizamiento en los compuestos de FRCM. Para el refuerzo de los muros se eligió el FRCM de cáñamo y de algodón. Pues el FRCM de cáñamo fue el que alcanzo mayor resistencia mecánica, mientras que el FRCM de algodón tuvo la mayor capacidad de elongación y de multifisuración. Estos refuerzos aumentaron de manera significativa la resistencia a cortante y la capacidad de disipar energía de los muros de mampostería sin reforzar, mostrando una mejor eficiencia que los muros reforzados con FRCM de fibras de vidrio (también ensayados en este estudio) frente a cargas cíclicas. Además, el uso de un mayor volumen de fibras en el caso del FRCM de las fibras vegetales permitió reducir el volumen de la matriz cementicia (0,5 y 5%), en contraste con el FRCM de fibra de vidrio), lo que redujo el peso específico del FRCM y el consumo de mortero. También, se propusieron modelos analíticos y numéricos para el análisis de los especímenes de FRCM y muros fabricados en este estudio. Los resultados experimentales ajustaron los parámetros del modelo analítico y numérico. Estos modelos fueron herramientas de cálculo efectivas para reproducir el comportamiento del FRCM y los muros de la mampostería reforzados con FRCM, en el caso que la conexión entre malla-mortero y mortero-mampostería sea lo suficientemente buena para evitar los fallos por deslizamiento de la malla y desprendimiento del mortero. En general esta tesis representa un gran paso en la temática del uso de fibras vegetales dentro de matrices cementicias. Pues a partir de la baja densidad, bajo coste y sostenibilidad que representan las fibras vegetales fue posible desarrollar un compuesto de mayor sostenibilidad y eficiencia (en contraste con FRCM de fibras sintética usadas en este estudio), capaz de mejorar las prestaciones mecánicas de muros de mamposterías frente a carga cíclicas.

[EN] In this work, first, it has been conducted a study on the experimental determination of the permeability of a fibrous reinforcement. To reach this end, a test bench have been designed and mounted. After calibration and preliminary tests, the test bench has been used within the framework of a concurrent measurement exercise, namely "Permeability Benchmark II", in which has taken part a dozen research centers worldwide. The results obtained are analyzed in order to determine the different factors that cause dispersions during experimental determination of permeability values. Moreover, it has been studied the impact behavior of a composite material from a matrix fiber reinforced polybutylene terephthalate basalt. The work has focused on two main points. First, the manufacturing process via vacuum-assisted resin transfer molding. Subsequently it has been performed some physical characterizations to determine some properties as crucial as the density, crystallinity, void content and fiber properties. In order to make a robust interpretation of the response to impacts of rolling, besides the actual impact characterization, the interlaminar strength characterization has been considered. The range of incident energy ranges from very low levels to achieve energy penetration. For obvious reasons, it has been conducted a duplicate study on a equivalent material made of a commercial epoxy matrix reinforced with the same fabric. Due to environmental concerns, it is important to find an alternative to traditional materials used for the manufacture of composite materials. In this work, it has been conducted a study on the manufacturing and mechanical characterization of an asymmetric sandwich laminate from a bio-reinforced epoxy and flax and basalt matrix, being the core of natural cork. The dynamics of water absorption and the flexural behavior have been e experimentally estimated. Modifying the initial parameters allows influencing the infiltration of the resin through the pores of the cork thus changing the local stiffness and therefore the behavior of the material.
[ES] En este trabajo, en primer lugar, se ha llevado a cabo un estudio sobre la determinación experimental de la permeabilidad de un refuerzo fibroso. Para llegar a tal fin, se ha concebido y fabricado un banco de ensayo. Después de su calibración y ensayos preliminares, se realizaron unos ensayos dentro del marco de un ejercicio de medición concurrente Permeability Benchmark II, que re'une una docena de laboratorios a nivel internacional. Los resultados obtenidos se analizan con el objetivo de determinar los diferentes factores que provocan dispersiones en los resultados recolectados. Por otra parte, se ha estudiado el comportamiento a impacto de un material compuesto a partir de una matriz de polibutilén tereftalato reforzada con fibra de basalto. El trabajo se ha centrado en dos puntos principales. En primer lugar, la fabricación vía moldeo por transferencia de resina asistida por vacío. Posteriormente se ha realizado una caracterización física para determinar algunas propiedades tan determinantes como la densidad, la cristalinidad, el contenido de vacíos y de fibras. Teniendo en cuenta que para poder realizar una sólida interpretación de la respuesta frente a impactos de los laminados, además de la caracterización a impacto propiamente dicha, se ha estudiado la resistencia interlaminar. El rango de energía incidente cubre desde niveles muy bajos hasta alcanzar la energía de penetración. Cabe destacar que por motivos obvios, se ha realizado un estudio paralelo sobre una matriz epoxi reforzada con el mismo tejido. Actualmente, por razones relacionadas con el medioambiente, es importante buscar algunas alternativas a los materiales tradicionales utilizados para la fabricación de materiales compuestos. En este trabajo se ha realizado un estudio sobre la fabricación y la caracterización mecánica de un material tipo sándwich asimétrico a partir de una matriz bio-epoxi y refuerzos de lino y basalto, siendo el n'ucleo de corcho natural. Se ha estudiado la dinámica de absorción de agua y el comportamiento a flexión. Modificando los parámetros iniciales de ha podido influenciar la infiltración de la resina a través de los poros del corcho lo que modifica la rigidez local y por lo tanto el comportamiento del material.
[CAT] En este treball, en primer lloc, s'ha dut a terme un estudi sobre la determinació experimental de la permeabilitat d'un reforç fibrós. Per a arribar a aquest fi, s'ha concebut i fabricat un banc d'assaig. Després del seu calibratge i assajos preliminars es van realitzar uns assajos dins del marc d\'un exercici de mesurament concurrent Permeability Benchmark II, que reunix una dotzena de laboratoris a nivell internacional. Els resultats obtinguts s'analitzen amb l'objectiu de determinar els diferents factors que provoquen dispersions en els resultats recol·lectats. Per altra banda, s'ha utilitzat el comportament a impacte d'}un material compost a partir d\t'una matriu de polibutén tereftalato reforçada amb fibra de basalt. El treball s'}ha centrat en dos punts principals. En primer lloc, la fabricació via model per transferència de resina assistida per buit. Posteriorment s'ha realitzat una caracterització física per determinar algunes propietats tan determinants com la densitat, la cristal·linitat, el contingut de buits i de fibres. Tenint en compte que per a poder realitzar una sòlida interpretació de la resposta enfront d'impacte dels laminats, a més de la caracterització a impacte pròpiament dita, s'ha estudiat la resistència interlaminar. El rang d'energia incident cobreix des de nivells molt baixos fins a aconseguir l'energia de penetració. Cal destacar que per motius obvis, s'ha realitzat un estudi paral·lel sobre una matriu epoxi reforçada amb el mateix teixit. Actualment, per raons relacionades amb el medi ambient, és important buscar algunes alternatives als materials tradicionals utilitzats per a la fabricació de materials compostos. En este treball s'ha realitzat un estudi sobre la fabricació i la caracterització mecànica d'un material tipus sandvitx asimètric a partir d'una matriu bio-epoxi i reforços de lli i basalt, sent el nucli de suro natural. S'ha estudiat la dinàmica d'absorció d'aigua i el comportament a flexió. Modificant els paràmetres inicials s'ha pogut influenciar la infiltració de la resina a través dels porus del suro, el que modifica la rigidesa local i per tant el comportament del material.
Hoto, R. (2015). Fabricación mediante procesos de transferencia de resina y caracterización mecánica de materiales compuestos a partir de matrices poliméricas reforzadas con fibra de basalto [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/53932
TESIS

Se han sintetizado una nueva familia de moléculas, puramente orgánicas y con número par de electrones, que presentan propiedades paramagnéticas. El trabajo de esta tesis ha consistido en conocer el fundamento por el cual estas moléculas, aparentemente de capas cerradas, muestran la respuesta típica de un radical. Inicialmente, estas moléculas consisten en la unión covalente entre la nitroacridina y el benzotiazol a través de un nitrógeno puente. Estos sistemas del tipo dador-aceptores se estudiaron por sus propiedades ópticas no lineales. No obstante, se observó en ellas un comportamiento parecido al de un radical libre. Estas moléculas presentaban una respuesta intensa a la resonancia paramagnética electrónica (RPE) y magnetización en el intervalo de temperaturas de entre 4 y 300 K en estado sólido. Se sintetizaron una gran variedad de moléculas con el objetivo de definir la unidad mínima necesaria para que se presentara la característica estructural deseada, así como simplificar al máximo las moléculas para poder hacer un estudio teórico-computacional que permitiese conocer este nuevo fenómeno. Este estudio reveló como a partir de la torsión a 90° del doble enlace entre el nitrógeno puente y los diferentes heterociclos, N=C, se obtenía la molécula en el estado electrónico fundamental triplete. A partir de un cambio conformacional y una transición electrónica se llegaba a un mínimo en la superficie de energía potencial de la molécula en el estado dirradicalario. Esta transición se produce mayoritariamente de forma térmica, por tanto a partir de modos normales de vibración, contrariamente a lo que convencionalmente se cree para moléculas con número par de electrones. Para comprobar el modelo teórico establecido se prepararon más moléculas en las que se forzaba la no planaridad del sistema, de manera que la ruptura del doble enlace indicado estuviera favorecida e hiciera más accesible la transición al estado triplete. Se buscaron otras moléculas que pudieran presentar la unidad fundamental responsable del fenómeno aquí descrito. Se encontraron dos ejemplos: el cromóforo de la proteína verde fluorescente (GFP), ampliamente utilizado como marcador celular en procesos biológico, y otra molécula de gran interés farmacéutico, el Dasatinib, usada en el tratamiento de diferentes tipos de cáncer. Éstos mostraron el mismo tipo de señal en la RPE y en las curvas de magnetización. Por tanto, esta propiedad no es exclusiva de una familia de moléculas, sino que la unidad mínima responsable de este fenómeno paramagnético es común en un gran número de moléculas, también presentes en diferentes procesos biológicos. Por tanto, se abre una puerta a un de moléculas con importancia tanto en química de materiales como en procesos biológicos y farmacéuticos.
We have synthesized a new family of molecules, purely organic and with even number of electrons, which have paramagnetic properties. The aim of this work has been to know the basis by which these molecules, apparently closed shell, show the typical response of a radical, and the confirmation of these properties by other techniques. Initially, these molecules consisted of nitroacridine and benzothiazole covalent bonded through a nitrogen. These donor-acceptor systems were studied to measure their nonlinear optical properties as well as their tautomers. However, they were observed to have a typical free radical behavior. These molecules showed a strong response to electron paramagnetic resonance (EPR) and magnetization in the temperature range between 4 and 300 K in solid state. First, we synthesized a variety of molecules with the same structural pattern, or minimal central unit, which conserve the paramagnetic properties. These modifications were aimed at to vary both the size and the functional groups or heteroatoms to get a sufficiently small, symmetrical and simple molecula enough to make a theoretical and computational study providing information about this new phenomena. This study revealed as from the twist of the double bond between the nitrogen and the different heterocycles, N = C, the molecule can reach the triplet electronic ground state. A minimum in the potential energy surface is reached thermally without the need of a photochemical excitation. Another variety of molecules were synthetized where the paramagnetic properties were increased, according to the theoretical model established, by steric constraints in order to minimize the energy difference between the electronic states.They also were characterized using different spectroscopic techniques, determination of the crystal structure and reactivity with known free radicals. A total of 53 new molecules were synthesized, including various biological molecules with the same structural pattern, which maintained the same paramagnetic properties.

Esta tesis doctoral ha cubierto varios campos de investigación tradicionales, como son la catálisis asimétrica y la preparación de nuevos materiales. En cuanto a los resultados relacionados con la catálisis asimétrica, se ha desarrollado una metodología para la introducción electrófila enantioselectiva del grupo trifluorometilo en sistemas β-dicarbonílico cíclicos. No hay precedentes en la literatura en la que se logre este tipo de reacciones con buenos resultados en cuanto al exceso enantiomérico utilizando reactivos comercialmente asequibles. La combinación de lantánidos con ligandos quirales tipo pybox ha resultado ser excelente. Por otro lado, se ha optimizado la reacción de α-aminación enantiopura en β-cetoésteres de cadena abierta con el sistema lantánido/pybox, logrando precursores fluorados del L-Carbidopa con muy buenos resultados. Los estudios computacionales han demostrado que estos derivados pueden ser sustitutivos del actual fármaco para combatir la enfermedad del Parkinson. En lo referente a la preparación de nuevos materiales, se han diseñado una molécula que es capaz de anclarse covalentemente sobre papel con el objetivo de prevenir la falsificación de papel de alto valor añadido, como puede ser el papel moneda, u otros documentos oficiales. Finalmente, se han preparado una serie de materiales de algodón, cuya superficie esta modificada con antiinflamatorios, que en presencia de un proceso inflamatorio son capaces de desprenderse de su superficie. De tal forma que, se han logrado obtener telas modificadas covalentemente con tres antiinflamatorios típicos.
This doctoral thesis has covered several traditional fields of research, such as asymmetric catalysis and the preparation of new materials. Regarding the results related to asymmetric catalysis, a methodology for the enantioselective electrophilic introduction of the trifluoromethyl group into cyclic β- dicarbonyl compounds has been developed. There is no precedent in the literature in which this type of reaction is achieved with good results in terms of enantiomeric excess, using commercially available reagents. The combination of lanthanides with pybox chiral ligands has proved to be excellent. On the other hand, the enantiopure α- amination reaction in of open chain β-ketoesters with the lanthanide/pybox system has been optimized, achieving fluorinated precursors of L-Carbidopa with very good results. Computational studies have shown that these derivatives can be substitutes for the current drug to deal with Parkinson's disease. Regarding the preparation of new materials, a molecule has been designed that is capable of being covalently anchored on paper surface with the aim of preventing the falsification of high added value paper, such as paper money, or other official documents. Finally, a series of cotton materials have been prepared, whose surface is modified with anti-inflammatories, which in the presence of an inflammatory process are able to detach from its surface. So we have been obtained covalently modified cotton fabrics with three different typical antiinflammatories.

The main objective of this research is to study the feasibility of developing a new composite material, of entirely natural origin, obtained from the combination of industrial waste and a polymer derived from bioethanol from sugar cane. The company Licores Sinc, S.A. is dedicated to the distillation of a great variety of alcoholic drinks. Different amounts of lignocellulosic waste are produced in the process of processing the different liquors, which are not used for another sub-process. The present research focuses on the revaluation of the residue of Thymus Moroderi of this company, studying the possibility of using this residue as a load of a polymer composite, in particular a biopolyethylene obtained from sugar cane, with the aim to reduce costs, strengthen the polymer matrix and reduce environmental impact. Thymus is commonly used in the herbalist sector, as a condiment, as well as in folk medicine it is used for its stimulating action. Recent studies have shown that Thymus also possesses important antibacterial and antioxidant properties. Thymus Moroderi is a variety of the genus Thymus. Such antioxidant properties will provide a remarkable increase in the thermal stability at moderate temperatures of the biocomposite, further increasing the temperature range of processing. The main problem of this type of composite materials is that the polymeric matrix has a pronounced hydrophobic nature, whereas the lignocellulosic load is from a highly hydrophilic nature. The interactions between the plastic matrix and the filler are very weak, which causes that these types of composites present poor mechanical properties. In order to solve this problem, compatibilizing agents are employed. Through a complete mechanical, morphological, thermal and thermo-mechanical-dynamics characterization it has been chosen the optimal agent among four candidates, as well as the most adequate percentage in which to apply it. But it is also intended that this new biocomposite may be used to manufacture parts through injection molding in an industrial environment. In order to achieve this goal, a complete rheological analysis was carried out using the Cross-WLF model, as well as a computer simulation of the injection process, which was then experimentally validated using a sensorized mold.
El objetivo principal de esta investigación es estudiar la viabilidad de desarrollar un nuevo material compuesto, de origen completamente natural, obtenido de la combinación de un residuo industrial y de un polímero derivado del bioetanol de la caña de azúcar. La empresa Licores Sinc, S.A. se dedica a la destilación de una gran variedad de bebidas alcohólicas. En los procesos de elaboración de los diferentes licores se producen importantes cantidades de residuos lignocelulósicos que no se utilizan para otro subproceso. El presente trabajo de investigación se centra en la revalorización del residuo de Thymus Moroderi de esta empresa, estudiando la posibilidad de emplear este residuo como carga de un material polimérico, en concreto de un biopolietileno obtenido de la caña de azúcar, con el objetivo de abaratar costes, reforzar dicha matriz polimérica y reducir el impacto medioambiental. El Thymus ha sido y es empleado comúnmente en el sector herbolario, como especie, así como en la medicina popular por su acción estimuladora. Estudios recientes han demostrado que el Thymus posee también importantes propiedades antibacterianas y antioxidantes. El Thymus Moroderi es una variedad del genero del Thymus. Dichas propiedades antioxidantes van a proporcionar un notable aumento de la estabilidad térmica a temperaturas moderadas del biocompuesto, aumentándose además el rango de temperatura de procesamiento. La principal desventaja de este tipo de materiales compuestos es que los polímeros tienen una marcada naturaleza hidrófoba, mientras que las cargas lignocelulósicas poseen una naturaleza altamente hidrófila. Las interacciones que se producen entre la matriz plástica y las cargas de relleno son muy débiles, lo que genera que este tipo de materiales compuestos presenten unas relativamente pobres propiedades mecánicas. Para solucionar este problema son empleados los llamados agentes compatibilizantes. A través de una completa caracterización mecánica, morfológica, térmica y termo-mecánica-dinámica ha sido determinado de entre cuatro agentes cual es el más óptimo, así como el porcentaje más adecuado en el cual aplicarlo. Pero además se pretende que este nuevo biocompuesto pueda utilizarse para inyectar determinados tipos de piezas mediante moldeo en un ámbito industrial. Para ello se ha efectuado un análisis reológico completo utilizando el modelo Cross-WLF, así como una simulación informática del proceso de inyección, la cual ha sido después validada experimentalmente empleando para ello un molde sensorizado.
L'objectiu principal d'aquesta investigació és estudiar la viabilitat de desenvolupar un nou material compost, d'origen completament natural, obtingut de la combinació d'un residu industrial i d'un polímer derivat del bioetanol de la canya de sucre. L'empresa Licores Sinc, S.A. es dedica a la destil·lació d'una gran varietat de begudes alcohòliques. En els processos d'elaboració dels diferents licors es produeixen importants quantitats de residus lignocel·lulòsics que no s'utilitzen per a un altre fi. El present treball de investigació es centra en la revaloració del residu de Thymus Moroderi d'aquesta empresa, estudiant la possibilitat d'utilitzar aquest residu com a càrrega d'un material polimèric, en concret d'un biopolietilè obtingut de la canya de sucre, amb l'objectiu d'abaratir costos, reforçar la matriu polimèrica i reduir l'impacte mediambiental. El Thymus ha estat i és utilitzat comunament en el sector herbolari, com a condiment, així com en la medicina popular per la seua acció estimuladora. Estudis recents han demostrat que el Thymus posseeix també importants propietats antibacterianes i antioxidants. El Thymus Moroderi és una varietat del gènere del Thymus. Aquestes propietats antioxidants van a proporcionar un notable augment de l'estabilitat tèrmica a temperatures moderades del biocompost, augmentant-a més el rang de temperatura de processament. El principal desavantatge d'aquest tipus de materials compostos és que els polímers tenen una marcada naturalesa hidròfoba, mentre que les càrregues lignocelulósiques posseeixen una naturalesa altament hidròfila. Les interaccions que es produeixen entre la matriu plàstica i les càrregues de farciment són molt febles, de manera que aquest tipus de materials compostos presenten unes relativament pobres propietats mecàniques. Per solucionar aquest problema s'utilitzen els anomenats agents compatibilizants. A través d'una completa caracterització mecànica, morfològica, tèrmica i termo-mecànica-dinàmica ha estat determinat d'entre quatre agents quin és el més òptim, així com el percentatge més adequat en el qual aplicar-lo. Però a més es pretén que aquest nou biocompost pugui utilitzar-se per injectar determinats tipus de peces mitjançant injecció en un àmbit industrial. Per a això s'ha efectuat una anàlisi reològic complet utilitzant el model Cross-WLF, així com una simulació informàtica del procés d'injecció, la qual ha estat després validada experimentalment emprant per a això un motlle sensoritzat.
Montañés Muñoz, N. (2017). Fabricación y caracterización de Materiales Compuestos ecológicos con matriz polimérica de origen natural y residuos vegetales industriales procedentes de la fabricación de licores de hierbas aromáticas [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/86207
TESIS

El uso de barras de materiales compuestos (FRP) se propone como una alternativa efectiva para las tradicionales estructuras de hormigón armadas con acero que sufren corrosión en ambientes agresivos. La aceptación de estos materiales en el mundo de la construcción está condicionada a la compresión de su comportamiento estructural. Este trabajo estudia el comportamiento adherente entre barras de FRP y hormigón mediante dos programas experimentales. El primero incluye la caracterización de la adherencia entre barras de FRP y hormigón mediante ensayos de pull-out y el segundo estudia el proceso de fisuración de tirantes de hormigón reforzados con barras de GFRP mediante ensayo a tracción directa. El trabajo se concluye con el desarrollo de un modelo numérico para la simulación del comportamiento de elementos de hormigón reforzado bajo cargas de tracción. La flexibilidad del modelo lo convierte en una herramienta flexible para la realización de un estudio paramétrico sobre las variables que influyen en el proceso de fisuración.
The use of Fibre Reinforced Polymers (FRP) as reinforcement in concrete structures is considered to be a possible alternative to steel in those situations where corrosion is present. The full acceptance of FRP reinforcement in concrete construction is contingent on a complete study and comprehension of all aspects of their structural performance. This thesis investigates the bond behaviour between Fibre Reinforced Polymer (FRP) reinforcement and concrete. Two experimental programs were conducted. In the first program the role of the variables which affect the bond behaviour was studied through pull-out test. In the second program, GFRP RC members were tested in tension to study their cracking response. To conclude the thesis, a numerical model was developed to simulate the cracking behaviour of RC tensile members. Since the model was flexible enough to include any "user-defined" bond-slip law and variable materials' properties, a parametric study was conducted to analyze which are the variables that influence the cracking behaviour.