ENSAYO DE MATERIALES

Autor: PELUFO CARBONELL MARÍA JOSÉ.
Año: 2004.
Universidad: POLITECNICA DE VALENCIA.
Centro de lectura: Dep. Ingenieria de la Construccion.
Centro de realización: Universidad Politécnica de Valencia.

Resumen: En las últimas décadas y para solucionar los problemas de durabilidad del hormigón han aparecido en el mercado multitud de productos destinados a la reparación del hormigón con características y componentes distintos. Esto dificulta la selección del material idóneo para cada caso de reparación que se presenta, ya que son difíciles de clasificar atendiendo a unos criterios de normalización simple. En la actualidad, y en la mayoría de los casos, los ingenieros dedicados a la reparación se basan, para la selección del producto, en los datos proporcionados por los fabricantes, lo que puede ser una causa del fracaso de la reparación por la elección de un material adecuado para el propósito deseado. Este trabajo plantea criterios para comparar la efectividad de distintos productos o sistemas de reparación, que permitan a los proyectistas elegir el mejor sistema o producto de reparación de acuerdo a los esfuerzos que está sometida la estructura reparada y considerando el ambiente en el que está situada la reparación. Las propiedades que se analizan, de cada uno de los productos elegidos, son: - El nivel de protección proporcionado por el producto de reparación al avance de la corrosión de la armadura. Se analiza la variación del potencial de corrosión sobre probetas diseñadas para tal fin. - La adherencia entre el producto de reparación y el hormigón reparado. - Propiedades mecánicas y físicas de los morteros. El estudio se ha aplicado a dos morteros de reparación comerciales y un mortero de cemento Portland. Las variables que se consideran en este caso son: dosificación en agua del mortero, efecto de la humedad sobre la superficie de aplicación del mortero, utilización de producto de imprimación. El objetivo final es verificar si los métodos de ensayo propuestos permiten caracterizar la calidad del producto o sistema de reparación aplicado.

Autor: GOSÁLBEZ CASTILLO JORGE.
Año: 2003.
Universidad: POLITECNICA DE VALENCIA.
Centro de lectura: Dep. Comunicaciones .
Centro de realización: Universidad Politécnica de Valencia.

Resumen: El tratamiento digital de señales es hoy en día un aspecto fundamental en el desarrollo de sistemas avanzados de ensayos no destructivos de materiales por ultrasonidos. Un ámbito específico es el de la extracción de información del denominado ruido granular ultrasónico, con el objetivo de caracterizar el material bajo análisis. El ruido granular se genera por la superposición de múltiples ecos originados por la microestructura del material, cuando se inyecta en esta último un pulso ultrasónico de frecuencia adecuada. Dicho ruido admite un modelado estodástico y puede aplicarse sobre él técnicas de análisis espectral, para la extracción de parámetros que pueda currelarse con propiedades físicas del material, permitiendo su caracterización. En esta tesis proponemos el concepto de firma ultrasónica, consistente en la curva de evoluación de la frecuencia central del pulso ultrasónico inyectado en el material, a medida que se propaga por el interior del mismo. Dicha evolución está vinculada a la forma en que progresivamente se atenúan las diferentes componentes frecuenciales del especto del pulso. En general, lo hacen de forma diferente, lo que supone variaciones en el espectro y, en consecuencia, en su frecuencia central. Estas variaciones son inherentes a las características del material y pueden permitir su caracterización. La técnica de obtención de la firma ultrasónica se realiza mediante un análisis (no estacionario) del ruido granular a cada profundidad y tiene dos aspectos claramente diferenciados: estimación del especto del pulso y estimación de la frecuencia central a partir de dicho espectro. El primer aspecto es básicamente un problema de análisis espectral donde debe tenerse en cuenta el particular modelo convolutivo del ruido granular. Por ello se proponen y estudian en esta tesis tres alternativas: método ARMA (paramétrico), cepstrum real y cepstrum complejo basado en HOS ( ambos no paramétrico). El segundo aspecto supone desarrollar y evaluar técnicas de estimación de la frecuencia central. En esta tesis analizamos dos estimadores: la frecuencia centroide y la frecuencia máxima, obteniendo el sesgo y la varianza de las correspondientes estimas. Ello nos lleva a proponer estimadores mejorados: la frecuencia centroide modificada, para reducir sesgo, y el estimador de frecuencia de Hilbert para reducir varianza. La parte final de la tesis está dedicada a una aplicación del método de extracción de firmas anteriormente propuesto: la estimación de la porosidad en materiales derivados del cemento. Este es un problema muy significativo en el análisis de la durabilidad de elementos constructivos realizados con dichos materiales. Demostramos que en términos generales existe una buena correlación entre parámetros extraídos de la firma ultrasónica basada en la frecuencia central y valores de porosidad de probetas, medidos a partir de procedimientos destructivos.

Autor: ZENASNI RAMDANE.
Año: 2003.
Universidad: OVIEDO.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: UNIVERSIDAD DE OVIEDO.

Resumen: Se estudia el efecto, que sobre la resistencia a la fractura, de tres materiales compuestos de matriz PEI reforzada con fibra de vidrio y de carbono en forma de distintos entrelazados (2/2 Twill y 8H Satin), tiene el envejecimiento higrotérmico. Se ha llevado a cabo la caracterización del comportamiento a fractura interlaminar tanto en modo Icomo en modo II en el estado inicial, posteriormente, se ha determinado el tiempo y el porcentaje de saturación tras someter los compuestos al efecto combinado de humedad y temperatura. También se han diseñado dispositivos mecánicos para inducir cargas sobre probetas de compuestos con el objeto de realizar el estudio higrotermomecánico. La parte más importante del trabajo corresponde a la cuantificación de la resistencia a fractura de modo I y de modo II tras someter los compuestos al envejecimiento higrotérmico bajo temperatura de 70ºC, 95% HR y diferentes periodos de tiempo (30,60,120 y 180 días) y la posterior valoración de la pérdida de la resistencia a fractura tras someter los materiales al efecto combinado del envejecimiento higrotérmico y de la carga.

Autor: ZIADI ABDELKADER.
Año: 2003.
Universidad: OVIEDO.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: UNIVERSIDAD DE OVIEDO.

Resumen: En este trabajo se analiza la microestructura y el comportamiento mecánico de los aceros rápidos que han empezado a utilizarse recientemente para la fabricación de los cilindros de trabajo de los trenes de bandas en caliente, en sustitución de las fundiciones altas en cromo. Se ha tratado de optimizar el tratamiento térmico necesario para mejorar la microestructura, y, por lo tanto, las propiedades mecánicas del acero rápido. Esta mejora se logra en virtud de la adecuada dosificación de elementos de aleación (Cr, W, Mo, V) y de la eliminación completa de la austenita residual, que aparece tras el temple de estos aceros de muy alta aleación, con el fin de obtener una densidad máxima de carburos finos muy duros, bien dispersos en una fase matriz con una resistencia y tenacidad suficientes. Para evaluar los efectos del tratamiento térmico en las propiedades y en el comportamiento de estos aceros se emplearon medidas de dureza, ensayos de tracción y de compresión en caliente, así como ensayos de desgastes, de oxidación y de tenacidad a la fractura. También se ha utilizado la difracción de rayos X y la microscopía óptica y electrónica de barrido para conseguir la evolución microestructural.

Autor: ALVARADO QUINTANA HERNAN MARTIN.
Año: 2003.
Universidad: OVIEDO.
Centro de lectura: INGENIEROS DE MINAS .
Centro de realización: UNIVERSIDAD DE OVIEDO.

Resumen: Teniendo en cuenta la estrecha relación existente entre las variables de procedimiento, la microestrcutura y las propiedades de los materiales cerámicos, en este trabajo de investigación se han optimizado las variables de procesamiento con el fin de controlar la evolución microestructural de los compuestos nanoestructurados de alúmina y YAG en vistas a su apliación en el campo de las cerámicas estructurales para aplicaciones biomédicas. El objetivo ha sido el de diseñar un material compuesto con una matriz densa de alúmina de grano fino, con nanopartículas de YAG uniformemente distribuidas en los bordes de grano actuando como partículas de reforzamiento. Para sintetizar los distintos materiales de partida se empleó un metodo coloidal consistente básicamente en al adición lenta de un precursor de ytrio diluido en etanol a una dispersión también en etanol de polvo de alúmina en agitación. Se seca en una estufa y luego se elimina el alcohol residual en horno de calcinación. A continuación se muele en un molino de atricción utilizando propanol, se seca nuevamente y finalmente se tamiza. Para conformar el sólido se prensa isostáticamente y posteriormente se sinteriza.

Autor: MARTINEZ PEREZ VICTOR JESUS.
Año: 2003.
Universidad: OVIEDO.
Centro de lectura: INGENIEROS DE MINAS.
Centro de realización: UNIVERSIDAD DE OVIEDO.

Resumen: El acero ferrítico, cuya producción supone más de 300 millones de toneladas anuales, es el material más empleado en las operaciones de conformado y embutición en al industria. Se emplea en múltiples sectores como en la industria del automóvil, en la fabricación de envases (fundamentalmente en forma de hojalata), construcción metálica, electrodomésticos (frigoríficos, lavadoras) y esmaltería (bañeras, útiles de cocina etec). Dentro de los aceros ferríticos, se encuentran los aceros intersticiales (IF) de muy bajo contenido en Carbono y Nitrógeno, con características de embutición extraprofunda y aceros de gran limpieza interna y calidad superficial como los aceros ULC (Ultra Low Carbón) para esmaltería. Estos materiales son el campo de investigación de esta tesis. El análisis de estos aceros a lo largo de todo su proceso de fabricación, se lleva a cabo mediante diferentes técnicas experimentales ensayos mecánicos, metalografía óptica y cuantitativa, difracción por rayos X.

Autor: MARIETA GORRITI CRISTINA.
Año: 2003.
Universidad: PAIS VASCO.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: E.T.S.I.I. Y DE I.T. DE BILBAO.

Resumen: El desarrollo tecnológico de las últimas décadas ha obligado a la ingeniería de materiales a tener que concebir nuevos materiales de altas prestaciones capaces de responder a las demandas de las nuevas apliaciones. El camino seguido ha sido el de combinar materiales conocidos para así obtener nuevos materiales con mejores propiedades. El denominador común de estos materiales, definidos como materiales compuestos, es que un elemento fibroso aporta resistencia a una matriz que configura geométricamente el material final. Son materiales altamente heterogéneos, por lo que son muchos los parámetros que hay que controlar para optimizar las propiedades finales del producto: los parámetros relacionados con los componentes, la matriz y el refuerzo, y los relacionados con las interfases/intercaras entre la matriz y el refuerzo. El objetivo principal del presente trabajo ha sido el análisis de estas interfases/intercaras y su influencia en el comportamiento mecánico del material compuesto. Para el desarrollo el trabajo se ha elegido una matriz polimérica termorrígida, un éster cianato y como refuerzo se ha utilizado fibra de carbono de alta resistencia sometida a diversos tratamientos superficiales para investigar las diferentes interfases/intercaras generadas y como éstas afectan en las propiedades finales del material compuesto. Por otro lado, si bien el éster cianato es conocido por su relativa alta tenacidad comparado con otros polímeros termorrígidos, algunas aplicaciones requieren aumentar su resistencia a fractura. Se pueden utilizar diferentes métodos, el más común es la adición de elastómeros o de polímeros termoplásticos de altas prestaciones a la resina sin curar. En el presente trabajo se ha elegido la modificación mediante la adición a la resina de polímero termoplástico, concretamente el polímero elegido ha sido una poliéter imida, PEI. Se ha modificado el éster cianato con diferentes porcentajes de PEI e igualmente se han analizado las interfases/intercaras generadas y su influencia en el comportamiento del material compuesto. Para el desarrollo del trabajo se ha realizado primeramente una caracterización físico/química, mecánica y morfológica de los componentes con el tipo de adhesión que se genera entre ellos. Posteriormente, se ha realizado el análisis de la adhesión interfacial de las diferentes fibras con las diferentes matrices. La adhesión se ha valorado midiendo la cortadura de la interfase tanto a nivel micro, con el ensayo de pull-out, como a nivel macro, con el ensayo de cizalladura en viga corta, SBS. Estos estudios se han realizado con microcomposites y con laminados. Por último, se ha hecho un estudio de la tenacidad a la fractura de los laminados. Tras los ensayos, se ha llevado a cabo, con diferentes técnicas de microscopía, electrónica y de fuerzas atómicas, una investigación sobre la adhesión y los mecanismos de fractura.

Autor: LARRIETA ZUBIA JAVIER.
Año: 2003.
Universidad: PAIS VASCO.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEROS DE BILBAO.

Resumen: La calidad de suministro eléctrico depende en gran medida de la tasa de fallos de los equipos que configuran la red de distribución eléctrica, las condiciones de explotación de las mismas y la vida esperada de los productos. La tasa de fallos vendrá condicionada por los diseños de los equipos y los coeficientes de seguridad aplicados en los cálculos y diseños. La evolución tecnológica de los diseños (soluciones más compactas) con mayores solicitaciones de uso, aumenta el riesgo de fallo y sus consecuencias. Este riesgo de fallo se hace más patente en aquellos materiales que presentan un envejecimiento prematuro, como es el caso de los polímeros, pudiendo sufrir cambios drásticos en sus propiedades vírgenes con el transcurso del tiempo. No siempre los fabricantes de polímeros soportan debidamente las características evolutivas de los mismos, y normalmente cuando ello ocurre se refieren a condiciones particulares de uso en los sectores de mayor consumo como pueda ser el sector del automóvil, y donde la exigencia de vida útil es muy inferior a la esperada en el sector eléctrico (superiores a 30 años) y con distintas solicitaciones de uso. En esta tesis se propone un diseño de ensayos particular para el sector de distribución eléctrica con el fin de poder evaluar el envejecimiento de los polímeros sometidos simultáneamente a solicitaciones químicas, eléctricas y térmicas, basado en la realización de diferentes ensayos combinando los parámetros tiempo/temperatura y caracterizando antes, durante y tras los mismos las muestras. La evolución de las propiedades se extrapola a curvas de envejecimiento. Los materiales elegidos para este estudio han sido diferentes resinas epoxidicas utilizadas en procesos de gelificación bajo presión como materiales termoestables, y las poliamidas amorfa, cristalina y policarbonato (con y sin fibra de vidrio) como materiales termoplásticos, estudiándose la evolución sobre las propiedades eléctricas, químicas y físicas de estos materiales.

Autor: ISIDRO GORDEJUELA FEDERICO DE.
Año: 2003.
Universidad: POLITECNICA DE MADRID.
Centro de lectura: ARQUITECTURA.
Centro de realización: ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE ARQUITECTURA.

Resumen: SE HE DETERMINADO LA EXPANSIÓN DE UN NÚMERO ELEVADO DE MATERIALES CERÁMICOS DE USO ESTRUCTURAL (LADRILLO Y BOVEDILLA) REPRESENTATIVOS DEL MERCADO ESPAÑOL. SE HA ESTUDIADO LA DEPENDENCIA DEL CRECIMIENTO DE LAS CONDICIONES MEDIOAMBIENTALES EN QUE PERMANECE EL MATERIAL Y LA VELOCIDAD DE EXPANSIÓN EN RELACIÓN CON EL TIEMPO. TAMBIÉN SE HA PROPUESTO UN MODELO DE CRECIMIENTO QUE PERMITE ACOTAR EL VALOR DE LA EXPANSIÓN A LARGO PLAZO. SE PROPONE UN TIPO DE ENSAYO ACELERADO CON AGUA HIRVIENDO QUE PERMITE PREDECIR LA EXPANSIÓN QUE SE OBSERVA DE FORMA NATURAL. TAMBIÉN SE DETERMINA LA RELACIÓN ENTRE LA EXPANSIÓN QUE SE OBSERVA EN PIEZAS DE LADRILLO Y EN MUROS. ESTABLECIDAS LAS RELACIONES ANTERIORES, SE DISCUTE LA VALIDEZ DE LOS DISTINTOS TIPOS DE ENSAYOS ACELERADOS UTILIZADOS POR DISTINTAS NORMATIVAS Y OTROS AUTORES. TRAS PROPICIAR EL ESTABLECIMIENTO DE LA NORMA UNE 67036:1999, EL TRABAJO FINALIZA PROPONIENDO UN PROTOCOLO DE INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LA MISMA.

Autor: LANAS GONZÁLEZ JAVIER.
Año: 2003.
Universidad: NAVARRA.
Centro de lectura: CIENCIAS .
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS.

Resumen: Se han estudiado morteros de cal de nueva factura con el objetivo de utilizarlos en la restauración del patrimonio arquitectónico. Mediante la preparación de probetas estándar, se han analizado muestras de morteros de dos cales aéreas (CL90), cal hidráulica y cal dolomítica. Los ensayos de composición, químicos y mineralógicos, de resistencia mecánica a flexión y a compresión se han llevado a cabo a 3, 7 28, 91, 182 y 365 días. Se han evaluado diversos factores que afectan al comportamiento mecánico: Tiempo de curado, dosificación, características del árido y porosidad. Los morteros de cal aérea precisan largos períodos para exhibir sus máximas resistencias. Una mayor proporción de conglomerante genera mejores resistencias y un aumento paralelo de la porosidad, hasta el límite de 2:1. Los áridos de naturaleza caliza, de machaqueo, han ofrecido los mejores comportamientos mecánicos. La estructura porosa del material, estudiada por porosimetría de intrusión de mercurio, se ha correlacionado con las resistencias, de manera que una fase continua de matriz, junto con un mejor acceso de CO2 al sistema, ha contribuido a incremento de resistencia. En cales hidráulicas, el comportamiento es análogo aunque las cifras son más altas: En las primeras fases el mortero fragua rápidamente por la hidratación de C3S. Después se estabiliza a edades intermedias, y edades avanzadas las resistencias repuntan por la carbonatación y por la hidratación de C2S. Los morteros dolomíticos tienen un comportamiento parecido a los calizos, pero con posible concurrencia de una reacción de dedolomitización (ACR). Se ha estudiado También el proceso de apagado de cal dolomítica sometidas a distintas condiciones, valorándose la velocidad de extinción de óxidos y de carbonatación de hidróxidos, así como las fases formadas. El CaO se extingue rápidamente, no así el óxido de magnesio, muy dependiente del tamaño de partícula de la Cal y de la agitación. La carbonatación sólo genera calcita en condiciones normales. En atmósfera de CO2, se origina nesquehonita como fruto dela carbonatación del hidróxido de magnesio (producto cinético, con ventaja frente a dolomita, magnesita o hidromagnesita). En polvo, el hidróxido de calcio da lugara a vaterita, polimorfo metaestable, de acuerdo a la regla de Ostwald. Finalmente se ha etudiado la durabilidad de pastas frescas y endurecidas de cal aérea e hidráulica, a través de la exposición a cámara climática, cámara de SO2, ciclos de hielo-deshielo, exposición a la intemperie y grupo control. La exposición a SO2 dado lugar a la formación superficial de yeso (Cal aérea) y de yeso y syngenita (cal hidráulica) como se ha probado por DRX y SEM-EDS.

Autor: VIZCAÍNO GUTIÉRREZ SONIA.
Año: 2002.
Universidad: BARCELONA.
Centro de lectura: QUÍMICA.
Centro de realización: FACULTAD DE QUÍMICA.

Resumen: En la presente Tesis se ha llevado a cabo la caracterización estructural y de propiedades mecánicas de microestructuras bainíticas obtenidas isotérmicamente en aceros microaleados de contenido medio en carbono. Cabe destacar que este tipo de aceros se emplean con la finalidad de mejorar las propiedades mecánicas de los aceros convencionales a través de la adición de elementos de microaleación. Así, este estudio se ha centrado en las microestructuras bainíticas puesto que tradicionalmente son las que presentan una combinación de propiedades mecánicas óptima. Es bien sabido que el tamaño de grano austenítico al inicio de la transformación gamma-alfa determina el desarrollo de ésta y el tamaño de grano de la microestructura final; definiendo de este modo sus propiedades de resistencia y tenacidad. Por este motivo es necesario establecer unos parámetros de austenización (Temperatura y tiempo) que conduzcan a la microestructura de tamaño de grano homogéneo mínimo. Así, se han evaluado las condiciones óptimas de austenización de los aceros a estudiar. Para ello es necesario evaluar la influencia de los precipitados de los elementos de microaleación (Ti, V, Nb y A1) en el modo de crecimiento de los granos y en su tamaño final, a través del estudio de su producto de solubilidad. Para poder establecer los tratamientos térmicos adecuados que produzcan microestructuras bainíticas con una combinación apropiada de propiedades es necesario caracterizar y limitar los campos de transformación en condiciones de no-equilibrio de estos aceros (una vez obtenidas las condiciones óptimas de austenización), para ello se requiere de la representación de los diagramas de transformación temperatura-tiempo y de enfriamiento continuo (referidos a procesos de enfriamiento isotérmicos y continuos respectivamente) de forma que permitan distinguir entre diversas morfologías bainíticas que puedan aportar diferencias en las propiedades evaluadas. La tendencia actual en la industria, donde la disminución de costes de producción es parámetro de selección, hace interesante la modelización de los comportamientos observados para las transformaciones bainíticas, no sólo tras tratamientos isotérmicos sino también para enfriamientos continuos, puesto que la posible modelización del comportamiento de aceros de composición compleja a través de ecuaciones lo más sencillas posible se traduce en ahorros energéticos y económicos en la producción de aceros de estas estructuras. Por último, se ha procedido a la selección de un número definido de tratamiento térmicos con el objetivo de establecer cuál es el que presenta la mejor combinación de propiedades. Para ello es necesario el estudio exhaustivo de las propiedades mecánicas del material (a través de ensayos de dureza y microdureza, resiliencia y tracción), comparándose los valores obtenidos entre ellos con tal de establecer la bondad de uno u otro.

Autor: PÉREZ MARTÍNEZ MARTA.
Año: 2002.
Universidad: OVIEDO .
Centro de lectura: INGENIEROS DE MINAS.
Centro de realización: E.T.S DE INGENIEROS DE MINAS.

Resumen: En la presente Memoria se plantea el desarrollo a escala de laboratorio de nuevas breas ligantes, menos genotóxicas que las comerciales que se utilizan habitualmente, mediante mezcla en diversas proporciones de brea de alquitrán de bulla y brea de petróleo, con vistas a su implantación en el sector industrial. Como etapa previa a la preparación de estas mezclas se llevó a cabo un estudio exhaustivo de la composición y comportamiento de las breas de partida con el fin de establecer su aportación a la mezcla. A partir de los resultados obtenidos se seleccionaron las mezclas con una proporción de breas de petróleo del 30 y 45% como las más adecuadas para su potencial uso como ligantes. El estudio de las mezclas seleccionadas mediante cromatografía de gases confirmó su menor genotoxicidad y la de sus emisiones a 220ºC/ 5h. Este hecho las valida como ligantes desde el punto de vista medioambiental y de salud laboral. Dada la diferente naturaleza química de las mezclas respecto a las breas de alquitrán de hulla empleadas tradicionalmente en la preparación de pastas Söderberg, el uso de las mismas hizo necesaria una nueva formulación de las pastas con el fin de adecuar sus parámetros, en particular su alargamiento. Esto conllevo un reajuste de la distribución granulométrica del coque de petróleo calcinado de relleno, así como del porcentaje de brea ligante utilizado. A partir de las pastas de las nuevas breas se preparaon ánodos de carbono a escala de laboratorio realizándose un estudio pormenorizado de los mismos atendiendo a sus características estructurales y sus propiedades eléctricas, mecánicas y reactividad química. Asimismo, se estudió la interacción entre sus componentes. Los resultados obtenidos evidenciaron que las propiedades de los ánodos preparados a partir de las mezclas seleccionadas eran equivalentes e incluso mejores que las de los procedentes de la brea de alquitrán de hulla.

Autor: QUEIPO RODRÍGUEZ PAULA.
Año: 2002.
Universidad: OVIEDO.
Centro de lectura: INGENIEROS DE MINAS.
Centro de realización: ESCUELA DE MINAS.

Resumen: En el presente trabajo se plantea la optimización de mezclas breas/grafito como paso previo a la incorporación del cobre para la preparación de materiales compuestos carbono/cobre para aplicaciones de tipo eléctrico. Se emplean dos breas de alquitran de hulla y grafitos naturales y sintéticos. Para la preparación de las mezclas brea/grafito se utilizan procedimientos basados en tratamientos térmicos controlados. Se estudian las propiedades de la brea cuando se trata individualmente o en presencia del grafito y la influencia del tipo de grafito de la temperatura y tiempo de tratamiento de la mezcla, así como el tipo de atmósfera empleada en el mismo. A partir de las mezclas binarias brea/grafito se preparan materiales compuestos de carbono utilizando distintas presiones de moldeo y temperaturas de carbonización. Finalmente se estudia el comportamiento a desgaste de los materiales compuestos carbono/cobre preparados en condiciones próximas a las que se ven sometidas las escobillas durante el funcionamiento.

Autor: MAMMERI AHMED .
Año: 2002.
Universidad: OVIEDO.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES.
Centro de realización: E.T.S DE INGENIEROS DE MINAS.

Resumen: El presente trabajo se ha centrado en el estudio de los parámetros fundamentales de los tratamientos térmicos más convenientes que se deben aplicar a las dos calidades de acero aleadas en cromo (alto y bajo cromo) utilizadas en la fabricación de los cilindros de apoyo de tres cuarto, basados en un tratamiento de recocido destinado a la obtención del núcleo y los cuellos del cilindro, seguido de tratamientos de temple bainitico y revenido, destinados a la elaboración de la tabla del cilindro para lograr un cilindro compuesto, con una microestructura lo más uniforme posible y propiedades mecánicas adecuadas, que pueden responder a las nuevas exigencias de los más modernos trnes de laminación. Para la determinación de las propiedades más características simulativas del comportamiento en servicio de estos cilindros, se han utilizado ensayos de dureza, compresión, tracción tenacidad a la fractura y ensayos de desgaste en seco por deslizamientos; habiéndose utilizado igualmente la difracción de rayos X y la micoscopía óptica y electrónica de barrido para seguir la evolución de la microestructura obtenida.

Autor: KHALIFA MOHAMED AMAL.
Año: 2002.
Universidad: CARLOS III DE MADRID.
Centro de lectura: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR .
Centro de realización: UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID.

Resumen: En esta tesis doctoral se ha estudiado el comportamiento mecánico en condiciones dinámicas de materiales cerámicos reforzados de matriz alúmina y el nitruro de silicio. Se han realizado ensayos dinámicos en flexión y en comprensión, los primeros a velocidades de deformación medias y los segundos a altas velocidades de deformación. Dado que no existe normativa sobre estos ensayos para materiales cerámicos, una de las aportaciones de la tesis ha sido la puesta a punto de los correspondientes procedimientos de ensayo. En los ensayos de flexión se ha observado que la incorporación de una segunda fase de SiC a la alúmina incrementa la resistencia mecánica a flexión, tanto en condiciones dinámicas como estáticas. En los ensayos de compresión no se han observado diferencias significativas entre el comportamiento de los materiales con matriz de alúmina respecto a la alúmina monolítica. Los materiales de nitruro de silicio presentaban las mejores prestaciones mecánicas en todo el rango de velocidad de deformación, y tanto a flexión como a compresión. Por último, el análisis microestructural del daño ha permitido establecer los parámetros microestructurales que influyen en el comportamiento a flexión y a compresión dinámica en los diferentes materiales analizados.

Autor: OLMOS DÍAZ DANIA.
Año: 2002.
Universidad: CARLOS III DE MADRID.
Centro de lectura: ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR.
Centro de realización: UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID.

Resumen: En este trabajo se ha estudiado la interfase de materiales compuestos de matriz polimérica (resina epoxi) y refuerzo de tipo silícico (partículas de sílice y fibras de vidrio), empleando como técnica fundamental la fluorimetría, concretamente se analizó la respuesta fluorescente de cloruro de dansilo (DNS) y cloruro de 1-pirenosulfonilo (PSC). Se ha estudiado el curado de un sistema epoxi formado por dos componentes DGEBA y EDA. anclando el fluoróforo (especie fluorescente) tanto en la matriz polimérica como en la interfase del material compuesto. Los sustratos silícicos utilizados como refuerzo se modificaron con distintos tratamientos superficiales (APTES, APDES) y se estudió su efecto en el proceso de curado. Los resultados obtenidos por fluorescencia con el marcador anclado en la matriz mostraron resultados acordes con los obtenidos por FTNIR, confirmándose las tendencias observadas en función de la modificación superficial. Estos resultados fueron independientes del tipo de sustrato silícico empleado. Se estudiaron los procesos de relajación asociados a transiciones térmicas de segundo orden mediante el empleo de marcadores fluorescentes y se compararon a dos niveles: i) interfase/matriz; ii) recubrimiento (APTES, APDES). Finalmente, se estudió la cinética del proceso de degradación hidrolítica de los distintos recubrimientos empleados (sin matriz) en condiciones de pH y temperatura controladas, comprobándose que el aumento de la funcionalidad del silano y el del pH del medio, implicaban una velocidad de degradación mayor.

Autor: TORRES HERNÁNDEZ YADIR.
Año: 2002.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de realización: ETSEIB.

Resumen: Los carburos cementados WC-Co se utilizan fundamentalmente en la elaboración de herramientas para el conformado y mecanizado de metales. En servicio éstas se encuentran sometidas a condiciones diferentes que pueden resultar en la rotura prematura o el recambio de las mismas. A pesar que el papel y consecuencias de las solicitaciones mecánicas (cíclicas, impactos, sobrecargas y modo mixto) es un hecho ampliamente reconocido, su estudio y comprensión ha sido relativamente escaso e incompleto. Los objetivos generales de est tesis se pueden definir en términos de racionalizar el comportamiento a fractura y fatiga en el marco de la mecánica de la fractura elástica lineal (MFEL). La implementación efectiva de esta teoría requiere del conocimiento preciso de su tenacidad de fractura, su resistencia mecánica, el tamaño de defecto crítico y la geometría del sistema pieza (probeta)-defecto-modo de solicitación. Considerando que para los carburos cementados no existe una técnica normalizada para la medición de la tenacidad de fractura, en esta tesis se evalúa la fiabilidad de diferentes protocolos. Además, se analizan distintos modelos para los defectos críticos, desde la alternativa más simple de una fisura circular hasta alguna más compleja que incluye la descripción de los defectos de procesamiento como concentradores de tensión que operan sobre fisuras que los circundan totalmente. Por su parte, el comportamiento en fatifa se estudia desde el punto de vista tanto de propagación de fisuras como de vida a fatiga infinita (distintas relaciones de carga). Además, se evalúa la posibilidad de utilizar los valores del umbral de propagación de grietas grandes por fatiga, Kth, como parámetro crítico de diseño estructural (en fatiga) en estos materiales. Para ello se consideró la similitud entre fisuras grandes y pequeñas (los defectos críticos son del mismo tamaño, tipo y geometría bajo solicitaciones tanto monotónicas como cíclicas). La concordancia entre los valores de los límites de fatiga estimados y determinados experimentalmente con el método de la escalera es satisfactoria. Finalmente, se evalúa la respuesta a rotura de estos materiales bajo solicitaciones estática y cíclicas en modo II y mixto I+II. A partir de este estudio se pudo concluir que independientemente del tipo de fisuras analizadas (Grandes o pequeñas) y del modo de carga aplicado (puro o mixto) el umbral de propagación de fisuras grandes por fatiga en modo I resulta ser el parámetro crítico de fatiga asociado al diseño y control de calidad de herramientas o componentes fabricados con carburos cementados WC-Co.

Autor: MARTÍNEZ MOLL VÍCTOR.
Año: 2002.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de lectura: INGENIEROS INDUSTRIALES .

Resumen: En el presente trabajo, se ha realizado un análisis de la junta T-bolt aplicada a la unión de laminados gruesos con elementos metálicos. Más concretamente, el estudio se centra en el tipo de juntas T-bolt utilizadas en la unión entre las patas y el buje de aerogeneradores de gran tamaño, que constituyen una de las principales aplicaciones de este tipo de juntas. En primer lugar, se ha realizado un análisis paramétrico simplificado de los diferentes factores que influyen en el comportamiento de la junta, a partir del cual se justifica la necesidad de realizar un estudio en profundidad de los estados de esfuerzos presentes en el laminado en las proximidades de la junta, y de estudiar su resistencia frente a los distintos modos de fallo posibles. El siguiente punto de desarrollo es el análisis de esfuerzos en el laminado, para lo cual se ha utilizado un modelo tridimensional de elementos finitos. En primer lugar se han analizado los esfuerzos para una geometría típica bajo tres situaciones de carga distintas, y se ha determinado la evolución del área de contacto entre el bulón y el laminado. A continuación se ha realizado una comparación entre la distribución de esfuerzos de la T-bolt y la que presentan las juntas a solape. Finalmente, se ha analizado la influencia de la curvatura del laminado en los resultados. Para la determinación de la resistencia del laminado en la zona de la junta, uno de los obstáculos princiaples consiste en que, en los diseños típicos de la T-bolt, el vástago rompe mucho antes de que se alcance la carga de rotura del laminado en alguno de sus distintos modos. Por este motivo, se ha tenido que diseñar un utillaje especial que permitiera la introducción de las cargas necesarias. Se han realizado ensayos para dos materiales distintos, forzando, para cada uno de ellos, el fallo en tensión neta y comprensión local. Finalmente, se ha demostrado que es posible predecir, con una buena aproximación, la carga de rotura del laminado de la T-bolt, utilizando como datos de partida las cargas de rotura del laminado en tensión neta y comprensión local, y las distribuciones de esfuerzos de la junta a analizar y de la probeta utilizada para estimar los parámetros anteriores. Se observa que los márgenes de seguridad respecto al fallo del laminado en las juntas T-bolt utilizadas actualmente en la industria eólica es muy elevado (entre 3.5 y 5), lo que indica que existe un cierto margen para la optimización del espesor del laminado, siempre que se considere admisible la aparición de grietas en la matriz.

Autor: SALÁN BALLESTEROS M. NÚRIA.
Año: 2002.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de realización: ETSEIB.

Resumen: La gran mayoría de transformaciones que afectan la vida de los aceros inoxidables dúplex ocurren en la fase ferrítica, de manera que el conocimiento y comprensión del comportamiento de esta fase es clave para entender el comportamiento de los dúplex. En la introducción se presentan los aceros inoxidables y las variaciones microestructurales que padecen éstos bajo el efecto de los tratamientos térmicos. Se hace un énfasis especial en los aceros inoxidables dúplex y en los superferrítico REMANIT 4575, así como las técnicas de caracterización microestructural y mecánica que se han aplicado para cuantificar el efecto que producen las transformaciones de fase en ambos materiales. En un tercer capítulo se detallan y analizan los resultados experimentales, empezando por los correspondientes al acero inoxidable dúples AISI 329. Tras ser sometido a tratamientos térmicos de recocido y de envejecimiento en un rango intermedio de temperaturas, se detallan los valores de dureza obtenidos globalmente y en su fase ferrítica, así como los resultados correspondientes a los ensayos mecánicos convencionales realizados (tracción, comprensión y tenacidad a impacto). Una relación entre valores de dureza y de tracción para el dúplex en distintas condiciones, proporciona información sobre la bondad de una correlación. La realización de un tratamiento termomecánico da pie a considerar ensayos de punzonado de probetas pequeñas (Small Punch Test) como una alternativa adecuada en situaciones en que el volumen de material disponible es pequeño. También se ha estudiado el efecto del envejecimiento a un acero inoxidablemonofásico de microestructura ferrítica, de composición similar a la de la fase alfa del dúplex, tanto a nivel de variación microestructural como a partir de la respuesta mecánica del material. Considerando que el envejecimiento térmico a temperaturas intermedias produce descomposición espinodal en la fase ferrítica de los dúplex y en los superferríticos, regida por la difusión del cromo en la red Fe-Cr, se ha dedicado un cuarto capítulo a la determinación de la energía de activación de este proceso, suponiendo que la ley cinética del envejecimiento sigue una distribución de Arrhenius. Se constata que la energía de activación es tanto menor como mayores son los valores de temperatura en el tramo de envejecimiento considerado. Un quinto y último capítulo recoge las conclusiones a que ha conducido el análisis del desarrollo experimental.

Autor: MAYUGO MAJÓ JOAN ANDREU.
Año: 2002.
Universidad: POLITECNICA DE CATALUÑA.
Centro de realización: E.T.S. ENGINYERS DE CAMINS, CANALS I PORTS DE B..

Resumen: La tesis presentada propone una metodología para el análisis de la degradación a fatiga que produce la aplicación de cargas cíclicas en un composite laminado de fibras largas. En primer lugar se han estudiado los mecanismos de degradación que son responsables del deterioro irreversible de las propiedades de rigidez y resistencia de los composites bajo cargas cíclicas. Se ha tratado de obtener una visión de los fenómenos de degradación que tienen lugar en un elemento estructural de polímero reforzado con fibras (FRP) describiendo de forma cualitativa los distintos modos de daño en laminados, la interacción entre ellos y su propagación. También se muestra la visión clásica del análisis del fenómeno de la fatiga con un seguimiento de las propiedades efectivas del compuesto mediante las curvas en el plano S-N, curvas de degradación de la resistencia residual y disminución de la rigidiez. Interpretando como afectan al comportamiento global de un laminado factores tan diversos como la disposición y propiedades de sus constituyentes o las características de las cargas variables aplicadas. A continuación, mediante una revisión de los modelos de fatiga propuestos por otros autores, se han estudiado las estrategias más comunes para la predicción del tiempo de vida de un material sometido a cargas cíclicas. En este estudio se ha dado una especial importancia al enfoque del estudio de la fatiga en composites a través de modelos de daño en la mecánica de medios continuos (MMC), comentando en detalle los principales estudios en este campo. Asimismo, se contemplan distintas estrategias de acumulación de daño para estudiar cargas cíclicas no estacionarias. Finalmente se propone un método para la formulación de la degradación pro el fenómeno de la fatiga. De este modo se ha ideado una metodología que ha permitido desarrollar un modelo constitutivo integrado en la MMC para la modelización de la degradación por fatiga. El modelo permite estudiar el comportamiento del composite bajo solicitación de tensiones cíclicas de características variables. De esta forma se ha obtenido un método válido para la predicción de vida de FRP. Se ha realizado, también, la implementación del modelo de degradación de la fatiga en un sistema de cálculo numérico de elementos finitos que permite acoplar la degradación a fatiga con cualquier modelo constitutivo del material (elástico, degradación progresiva y localizada, plasticidad, etc.). Además, se han generado ejemplos de aplicación de la metododología par analizar del comportamiento de laminados y/o para predecir la vida de elementos estructurales de FRP durante la fase de diseño.