RINFI, Repositorio Institucional Facultad de Ingeniería. UNMDP
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Modelización de la vida residual en fatiga de equipos sometidos a presión de hidrógeno
No full textPara alcanzar los objetivos de la transición energética con el fin de reducir el uso de combustibles tradicionales ricos en petróleo y disminuir el impacto ambiental, el sistema de energía de hidrógeno esta en desarrollo, siendo una gran alternativa no contaminante.
El hidrógeno como vector energético podría contribuir a des-carbonizar determinados sectores industriales, asegurando el almacenamiento de electricidad o el abastecimiento del sector del transporte (trenes, coches, etc). Sin embargo, el despliegue de las tecnologías del hidrógeno
tiene varios obstáculos en el aspecto material.
Air Liquide es uno de los productores de hidrógeno más importantes del mundo, realizando toda la cadena de valor: producción, transporte, almacenamiento y distribución. En cuanto a la producción, hoy en día la técnica más común y eficiente es la Steam Methane Reforming o Tecnología de reformado de metano (SMR).
El SMR es una tecnología probada que utiliza vapor para reformar metano en tubos compuestos de catalizadores calentados en un horno de fuego superior, para así lograr el hidrógeno.
El último paso del proceso SMR se llama Pressure Swing Adsorption (PSA) y es el elemento encargado de la purificación del hidrógeno. En este paso, el uso de recipientes a presión para recuperar y purificar el H2 es crítico.
Los recipientes de PSA están compuestos por diferentes materiales absorbentes, el más importante se denomina ”zeolito”, que tiene una estructura porosa y permite separar la molécula de gas según su tamaño. De esta forma, y sabiendo que la molécula de hidrógeno es la más
pequeña, se produce la purificación del gas. Este proceso consiste en un aumento progresivo de la presión hasta alcanzar la presión máxima de trabajo, y luego se procede a una despresurización para vaciar los poros de los materiales absorbentes y así eliminar las impurezas.
Sin embargo, el hidrógeno tiene la capacidad de acelerar la propagación de grietas en un material metálico y reducir la vida útil, en un proceso dañino y complejo llamado fragilización por hidrógeno (HE). A medida que aumenta la adopción de tecnologías de hidrógeno, la necesidad
de almacenar el H2 dentro del proceso de producción, así como para su uso posterior, es crucial. Por esta razón, la comprensión y la capacidad de predecir la vida restante es fundamental para tener un uso seguro. Por ello, son necesarios diversos estudios e investigaciones a fin de
garantizar la seguridad y el funcionamiento de dichos recipientes a presión.
El objetivo principal de este proyecto es crear un modelo automático capaz de predecir la vida restante de los equipos PSA una vez que se detecta un defecto inicial, así lograr extender la vida en servicio mientras se mantiene la seguridad en la operación. Además, mejorar el conocimiento de las leyes de propagación que tienen en cuenta el fenómeno de fragilización.
Esta capacidad sera implementada en el software interno de Air Liquide llamado FatCalc para mejorar la predicción de la vida residual.
El uso y la comprensión del método de elementos finitos extendido (XFEM), asi como la utilizacion del software de calculo Abaqus fue crucial para desarrollar todas las capacidades requeridas por el proyecto. Los puntos principales que permitieron agregar nuevas perspectivas. fue la introducción de las subrutinas a través del lenguaje Fortran para cambiar y modificar las leyes de propagación, y los scripts en Python para automatizar el proceso.
Los resultados de la simulación fueron razonables de acuerdo con la precisión esperada, siempre tomando el lado conservador para enfatizar la seguridad en el cálculo. Por otro lado, se aclaró la falta de datos para este tipo de simulación, y se planteó una propuesta experimental
para la obtención de datos.
El resultado final fue implementado dentro del software interno de Air Liquide, proporcionando una herramienta adicional al proceso de calculo. Respecto a las perspectivas a futuro se tiene en cuenta la mejora del producto a través de la implementación de condiciones y defectos
más complejos tales como defectos de soldadura, espesor no uniforme y otros defectos de fabricación.
Mail del autor Jeremias Perez Sanchez Fil: Perez Sanchez, Jeremias David. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin
Recubrimientos de matrices de polisacáridos conteniendo partículas de zeina cargadas con berberina, y vidrios dopados con cobre para implantes quirúrgicos
No full textEn el presente trabajo, se propuso desarrollar un sistema implante-recubrimiento con óptimas características bioactivas y antibacterianas. Se pretendió con la presencia de partículas de zeina cargadas con un antibiótico y fúngico natural (berberina) y partículas del vidrio dopado con cobre, el recubrimiento contase con propiedades bioactivas y antibacteriales. Los recubrimientos fueron caracterizados por microscopía óptica, SEM, FTIR, ángulo de contacto y tape test. Se evaluó la liberación de droga de los recubrimientos en función del tiempo y se realizaron ensayos antibacterianos y de liberación de fármacos. El comportamiento bioactivo se analizó a partir de la inmersión de los materiales recubiertos por distintos tiempos en un fluido corporal simulado (SBF) a 37°C. Luego del ensayo in vitro de inmersión, se observó el cambio de pH en el fluido y el cambio de peso de las muestras para los distintos tiempos. Adicionalmente, las muestras tratadas fueron analizadas mediante SEM y FTIR, a fin de determinar la presencia o no de hidroxiapatita. Por otra parte, se propuso replicar con recubrimientos sobre substratos de magnesio para comparar el comportamiento de los sistemas sobre otro metal con comportamiento diferente en servicio como implante biomédico. Tanto a los recubrimientos efectuados sobre titanio como sobre los sustratos de magnesio, se les realizaron ensayos electroquímicos (espectroscopia de impedancia electroquímica y curvas de polarización) para evaluar el comportamiento frente a la corrosión en SBF a 37°C.
En cuanto a los resultados obtenidos puede mencionarse brevemente que:
- Los parámetros para la preparación de partículas de zeina cargadas con berberina fueron optimizados considerando la concentración de zeina (g/L) y la relación entre berberina y zein (wt.%). Luego de evaluar la eficiencia de encapsulación de la droga, el tamaño y la estabilidad de las partículas, se determinó 1 g/L como concentración de zeína y 1:2 radio BBR: zeina (wt.%).
- Se evaluaron dos protocolos de preparación de suspensiones para EPD y se eligió uno utilizando como criterios de selección la morfología y homogeneidad de los recubrimientos, la distribución y cantidad de vidrio bioactivo depositado y las propiedades antibacterianas de los coatings obtenidos. Con estas consideraciones, se seleccionó al protocolo convencional del método del antisolvente.
- Se optimizaron los parámetros para la deposición electroforética para los recubrimientos sobre substratos de titanio. Para coagulación con sulfato de condroitina se determinaron 5 g/L de vidrio bioactivo, 15V y 1 min como parámetros óptimos.
- Los recubrimientos cargados con fármacos mostraron propiedades antibacterianas tanto contra Gram-positivo S. aureus y Gram-negativo E. coli.
- Los recubrimientos basados en sulfato de condroitina mostraron una mejor adhesión al sustrato en comparación con los basados en carboximetil celulosa de sodio.
- Los recubrimientos basados en carboximetilcelulosa de sodio polisacáridos mostraron propiedades bioactivas después de 14 días de inmersión en SBF.
- Los recubrimientos sobre sustrato de titanio no afectaron el comportamientofrente a la corrosión.
- Los parámetros optimizados para los coatings sobre titanio fueron reproducidos sobre sustratos de magnesio pre-tratados.
- Se lograron depositar recubrimientos sobre magnesio pre-tratado de manera satisfactoria, los que afectaron levemente el comportamiento electroquímico del sistema respecto al magnesio con tratamiento previo.
Mail de los autores Luana Frías Gallardo Fil: Frías Gallardo, Luana María. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin
Caracterización de aleación ZX10 -base Magnesio- para su potencial aplicación en la regeneración de daño en sistema nervioso periférico
No full textEste proyecto tiene como objetivo general llevar adelante un estudio preliminar in vitro de una nueva aleación base magnesio (Magnesio ZX10), con el fin de analizar su superficie y su degradación en función del tiempo en fluido fisiológico simulado. Para ello se pusieron en práctica diversas técnicas experimentales tanto ópticas y espectroscópicas, como electroquímicas y se evaluaron los resultados obtenidos para muestra tanto esterilizadas como sin esterilizar. El hecho de que los productos de corrosión obtenidos de los ensayos eran los
esperables y la evolución de la degradación aceptable, entre otros resultados, es útil para postular a la aleación como potencial guía intraluminal en conductos de guía nerviosa, para recuperación de daños en sistema nervioso periférico.
Mail del autor Fernández Madero, Salvador Fil: Salvador, Fernández Madero. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin
Cursado, seguimiento y autoevaluación en Práctica. Resultados de uso de plataforma autogestionable para PPS
No full textDesde 2017 un equipo de trabajo integrado por docentes tutores, se ocupó de analizar el proceso de PPS y proponer mejoras como parte de un proyecto desarrollado desde la Dirección de Carrera y aprobado por la Secretaría Académica y de Planeamiento de UTN-FRSN. La propuesta incluía la actualización del Reglamento y sistematización de formularios pertinentes. Se digitalizó documentación a fin de optimizar recursos institucionales proponiendo, además, instrumentos para recolectar información de los participantes de las PPS, adecuando las instancias de seguimiento durante la totalidad de la práctica, con el fin de agilizar, sistematizar y obtener información para la toma de decisiones. Esto generó una base sólida que permitió aplicar, ante la emergencia por COVID 19, la rápida implementación del nuevo diseño como una cátedra más en la plataforma (Campus Virtual Global) CVG, sumando estudiantes inscriptos a la asignatura, el seguimiento de las actividades y la comunicación durante todo el año por múltiples medios disponibles (Teams, WhatsApp, e-mail, Zoom, Foros, Chat de CVG). Este trabajo describe el proyecto y sus objetivos, el desarrollo y sus resultados, incluyendo las experiencias de los estudiantes, de los tutores y actores involucrados en el proceso de implementación.
Como conclusiones del proyecto, la PPS es un proceso de autogestión del estudiante, se canalizan consultas por canales sincrónicos y asincrónicos, se obtiene información y mediciones departamentales de todas las etapas de PPS en el momento, existe resguardo y confidencialidad de la información y una encuesta de autoevaluación para analizar información real de los actores, evaluar y actuar. Y lo más importante, soportado en una plataforma autogestionable bajo formato institucional.Fil: Laura Bárbaro. Universidad Tecnológica Nacional - FRSN; ArgentinaFil: Gallegos, María Laura. Universidad Tecnológica Nacional - FRSN; ArgentinaFil: Cinalli, Marcelo Fernando. Universidad Tecnológica Nacional - FRSN; Argentin
Uso de residuos plásticos para el desarrollo de hormigones sostenibles
No full textEl presente trabajo explora una alternativa ambientalmente sostenible para el reciclado de residuos plásticos (RP), obtenidos a partir de la molienda de paragolpes de autos en desuso, como sustituto parcial de agregados naturales en formulaciones de hormigón. Es importante destacar, que los paragolpes no pueden ser reciclados por los métodos habituales de trasformación de plásticos debido a la presencia de impurezas y restos de pintura. Se diseñaron tres formulaciones base de hormigón (utilizando solo agregados naturales) con diferente resistencia característica (H13, H21 y H30) y un asentamiento objetivo de 9 cm.
Luego se evaluó el efecto sobre las propiedades en estado fresco y endurecido al sustituir parcialmente al agregado natural por 10 y 20% en volumen de RP. Como era de esperar, el peso de la unidad de volumen de la mezcla fresca (PUV) disminuyó con la incorporación del RP debido a su menor densidad respecto al agregado natural. Además, la incorporación del RP incrementó levemente el contenido de aire de las mezclas frescas. Se observó para las tres formulaciones una disminución en la resistencia a la compresión a medida que aumentó el porcentaje de RP (al utilizar un 20% de RP la resistencia a la compresión decreció 41,5, 34,9, y 20,2% respecto a las formulaciones base H30, H21 y H13, respectivamente). Este resultado estaría asociado a la baja rigidez y adherencia del RP con la matriz cementicia. Sin embargo, para la formulación H13 con 10% de RP la resistencia a la compresión se redujo sólo un 11%, siendo viable su uso para hormigones de relleno o piezas de hormigón destinados a señalética. Finalmente, esta última formulación se probó para la construcción de cordones que se utilizan para la señalización de la bicisenda en la ciudad de Mar del Plata y se comparó el costo relativo del hormigón sostenible respecto al convencional.
Mail de los autores Lucas Fernández Shepherd Fil: Fernández Shepherd, Lucas. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin
Reciclado de compuestos polímero termoplástico/fibra: desarrollo de parámetros de calidad para la fabricación de nuevos productos
No full textLos materiales compuestos de matriz polimérica reforzada con fibras cortas de vidrio presentan una combinación de propiedades que ofrecen ventajas para el reemplazo de materiales en distintas aplicaciones. Como consecuencia, en los últimos años, su producción ha aumentado drásticamente, así como la cantidad de materiales de desecho.
La recuperación de desechos plásticos ha adquirido una importancia creciente y en los últimos años se han llevado a cabo considerables investigaciones destinadas a resolver el problema de su eliminación que buscan como resultado obtener beneficios económicos y ambientales.
Las tendencias globales revelan una progresión general y una preferencia por productos ecológicos, energéticamente eficientes y sostenibles. Esta tendencia, por lo tanto, requiere un cambio de la dependencia de los materiales tradicionales, como el aluminio y el acero, por alternativas más económicas y sostenibles, como los compuestos reforzados con fibras. Estos compuestos están ganando aplicaciones importantes en los campos de la construcción, la medicina, la automoción, la aviación y la marina. El eslabón perdido necesario para completar el ciclo de sostenibilidad de estos compuestos es el reciclaje al final de su vida útil.
El reciclaje mecánico de Polipropileno (PP) se puede llevar a cabo mediante la molienda de material postconsumo, seguido de extrusión y peletización. Esta solución no requiere modificación del polímero, pero luego de varios ciclos las propiedades del polímero reciclado se deteriorarán. Como consecuencia será necesario encontrar aplicaciones con requisitos más bajos en relación a las propiedades mecánicas del material reciclado. En este proceso de reciclado, cuanto mayor es la exposición a altas temperaturas y cizallamiento intensivo se pueden desencadenar efectos térmicos, termo-oxidativos y la degradación termo-mecánica del polímero.
El objetivo general de este trabajo es analizar el efecto de los ciclos de extrusión que simulan el reciclado de un material compuesto de matriz polimérica termoplástica reforzada con fibras cortas de vidrio. Para ello, se analizó el impacto del reprocesamiento sobre el comportamiento reológico, propiedades térmicas, ruptura de fibras y propiedades mecánicas finales. A su vez, se estudió el efecto de la composición material virgen/reciclado sobre las propiedades finales del compuesto para desarrollar parámetros de calidad del producto en función de los ciclos de extrusión/reciclado y de la composición material virgen/reciclado.
El resultado del estudio revela que la tasa de ruptura de fibras disminuyó con los ciclos de reprocesamiento debido a la menor probabilidad de ruptura relacionada con la disminución de la longitud del refuerzo. A partir de la evolución de las propiedades mecánicas con el avance de los ciclos de procesamiento se estableció una correlación de la longitud de fibras con las propiedades mecánicas en tracción uniaxial. Se llevó a cabo el análisis de los parámetros que causan la degradación del polímero y la consecuente pérdida de propiedades mecánicas. En relación al análisis morfológico, se concluyó que uno de los principales efectos sobre el cambio en las propiedades se ve asociado a la disminución de la longitud de fibra durante el reprocesamiento. La caracterización reológica mostró que a partir del primer ciclo de extrusión se observan cambios significativos en las condiciones de flujo que se atribuyen a la disminución del peso molecular y de la longitud de fibra.
Finalmente, a partir del diseño de parámetros de calidad se determinó que mezclando 75% en peso de material virgen con 25% de material reciclado no modifica significativamente las propiedades mecánicas ni térmicas del producto final sin importar el número de ciclos de reprocesamiento al que haya sido sometido la porción de material reciclado. A partir de este resultado se concluyó que este material mantiene las características necesarias para ser utilizado en las mismas aplicaciones que el material virgen sin cambios significativos en la calidad del producto final. Aún así, el comportamiento reológico se modificó en forma significativa con el agregado en la composición de un 25% de material reciclado lo cual implicaría que deban realizarse cambios en los parámetros de procesamiento al formular material virgen con reciclado
Mail autores De Angelis, Jessica ([email protected])Fil: De Angelis, Jessica. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin
Deposición por baño químico de películas de óxido de zinc para su aplicación como ventanas transparentes y conductoras en celdas solares de película delgada
No full textLa búsqueda de celdas solares fotovoltaicas de mayor eficiencia y menores costos conduce al desarrollo de nuevos materiales y la implementación de técnicas de procesamiento alternativas. En este trabajo se estudió la deposición de películas de óxido de zinc, no intencionalmente dopadas y dopadas con aluminio, para ser utilizadas como ventanas transparentes en celdas solares de película delgada.
Como técnica de síntesis se eligió la deposición por baño químico (CBD) ya que no requiere vacío, es simple y escalable a grandes áreas. Además, las temperaturas utilizadas son aptas para la deposición sobre las restantes películas de una celda fotovoltaica sin dañarlas. Previo a la deposición de la película de ZnO es necesario depositar una capa semilla para favorecer la nucleación heterogénea en la deposición por CBD. Para dicha película se utilizó la técnica de rocío pirolítico. Por último, se implementó un post tratamiento con luz UV con el fin de mejorar la conductividad eléctrica de las películas de ZnO obtenidas.
La capa semilla debe favorecer la nucleación pero no interfiere en el pasaje de la luz hacia las demás películas de la celda solar. Para la obtención de una película adecuada, se establecieron requisitos en cuanto al espesor, la transmitancia y la temperatura de deposición. Se analizaron y seleccionaron los parámetros de deposición (temperatura del sustrato, ciclos de atomizado y concentración de la solución) que permitieron cumplir los requerimientos para la capa semilla.
La deposición por baño químico se realizó a partir de una solución de ZnO e hidróxido de amonio, utilizando dos precursores de ZnO con distinto tamaño de partícula. Para el dopaje con aluminio se realizó una solución dopante con nitrato de aluminio y citrato de amonio, que fue incorporada a la solución de ZnO e hidróxido de amonio de dos formas: en una sola alicuota previo a la deposición, y de forma gradual. Se analizaron los efectos del dopaje con dos concentraciones diferentes: 2 mmol/L y 3,5 mmol/L de Al3+. Los parámetros de deposición como el tiempo, temperatura y agitación se mantuvieron constantes en todas las deposiciones.
Las propiedades optoelectrónicas se caracterizaron mediante espectroscopia UV-Vis y el método de Van der Pauw con una celda de cuatro puntas. El espesor de las películas se obtuvo a partir de perfilometrías. La composición química, morfología y microestrutura se analizaron mediante la difracción de rayos X (DRX), espectroscopia Raman, microscopía electrónica de barrido (SEM) y análisis por energía dispersiva de electrones (EDS).
Se obtuvieron películas macro y microscópicamente uniformes y con una transmitancia superior al 80% en el rango visible. Las resistividades disminuyeron en tres órdenes de magnitud con la aplicación del tratamiento con luz UV, alcanzando resistividades en el orden de 10-2 .cm. La deposición de ZnO fue demostrada por el DRX y Raman. Mientras que la incorporación efectiva del aluminio como agente dopante se pudo confirmar a través de EDS. El uso de dos precursores de ZnO distintos no condujo a un cambio en las propiedades optoelectrónicas.
Finalmente, se realizó un análisis comparativo de los costos asociados a la deposición de películas de ZnO mediante la técnica de sputtering, utilizada actualmente para la deposición de las ventanas transparentes en las celdas solares, y la técnica de CBD. Se concluyó que a escala industrial no es viable, por el momento, el remplazo de la técnica actual por el CBD debido a los mayores costos de este último. Sin embargo, es una buena alternativa para el ámbito de la investigación.
Mail del autor Menéndez, Silvina Belén Fil: Menéndez, Silvina Belén. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin
Editorial número 8 de diciembre de 2022
No full textSe presenta una reseña que describe los detalles estructurales e importancia del III Workshop, llevado a cabo el 5 y 6 de diciembre del año 2022 en la Universidad Nacional del Sur en la ciudad de Bahía Blanca, Argentina. El mayor desafío de este workshop fue reunir y capitalizar los aprendizajes logrados en tan compleja circunstancia como lo fue la situación de pandemia, en favor de las nuevas realidades, atravesadas de emocionalidad, de la necesidad de la interacción presencial con otras y otros y nuevos desafíos que comienzan a ganar relevancia.Fil: Artigas, María Velia. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Moro, Lucrecia Ethel. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin
Dinámicas de interacción en torno a la conformación del Nodo Territorial de Vigilancia Tecnológica e Inteligencia Estratégica sobre Nanociencia y Nanotecnología
Full text linkEl presente trabajo aborda la conformación del Nodo territorial de Vigilancia Tecnológica e Inteligencia Estratégica (VTeIE) en Nanociencia y Nanotecnología (NyN). Tiene como objetivo principal contextualizar, describir y sistematizar la construcción del árbol tecnológico del Nodo, constituyéndose en el paso inicial para el desarrollo de sus acciones y productos. Para llevar adelante esta propuesta se realizó la búsqueda, análisis y recuperación de información bibliográfica pertinente a fin de elaborar un marco teórico de referencia; se observó y sistematizó el proceso de conformación del Nodo, partiendo de la propuesta de creación, planificación, definición de las líneas de trabajo, integración del equipo, elaboración del árbol tecnológico, hasta el diseño del primer producto de información estratégica. También se diseñaron y compartieron cuestionarios a los integrantes del Nodo y una entrevista al equipo que integra el Programa Nacional de Vigilancia Tecnológica e Inteligencia Competitiva (VINTEC) entidad encargada de la aprobación de la conformación del Nodo, con el fin de relevar sus experiencias en este proceso y acciones desarrolladas. Estas herramientas metodológicas permitieron identificar aspectos positivos y a mejorar para sus trabajos a futuro. Particularmente para el primer informe de vigilancia desarrollado por el equipo del Nodo se acordó el tema a ser monitoreado y validado teniendo en cuenta la necesidad de cada uno de los actores intervinientes y llegando a un consenso en cuanto a la relevancia de referir a un estudio que vincula la nanotecnología con la biotecnología y aborda el desarrollo de herbicidas mediante liberación controlada desde sustratos de materiales nanotecnológicos. Como parte de este trabajo final se aportó a este primer producto de información, la realización de un monitoreo de fuentes de información referidas a mercado, relevando información relacionada con el tema, normalizando los resultados y puestos a validación de los expertos en el área. Se puede afirmar que la conformación de un Nodo territorial de VTeIE en NyN es de suma importancia ya que permite la generación de insumos informacionales estratégicos validados para el desarrollo de políticas públicas, programas de gestión, investigación y oportunidades de negocios vinculados a la aplicación, implementación y apropiación de la nanotecnología en procesos, productos y servicios.
Mail de autores María Selene Asad Fil: Asad, María Selene. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Williams, Agustina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin
Diseño y adaptación de una apiladora de paquetes manual a semiautomática low- cost para la industria alimenticia
Full text linkFil: Poblet, Facundo. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin