RINFI, Repositorio Institucional Facultad de Ingeniería. UNMDP
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Biocerámicos porosos compuestos de hidroxiapatita y dióxido de titanio
No full textLos materiales basados en hidroxiapatita son los protagonistas en el desarrollo de soportes para la osteogénesis (proceso de formación de nuevo tejido óseo) dado que presentan una composición química similar al componente mineral natural del hueso. Estos materiales se caracterizan por ser biocompatibles y bioactivos, sin embargo, en algunos casos la presencia de fases secundarias genera deficiencias en el desempeño del material dando lugar a una velocidad de degradación inadecuada o a una baja resistencia mecánica. Para mejorar el comportamiento de estos materiales se ha reportado una combinación de gran potencial tecnológico que conjuga una fase con suficiente resistencia mecánica para soportar el crecimiento de nuevo hueso, y otra que sea capaz de promover el mecanismo de reparación y al mismo tiempo unirse al hueso formado. Este concepto ha dado lugar al desarrollo de materiales nanoestructurados biocompatibles basados en hidroxiapatita (HA) como fase bioactiva, y dióxido de titanio (TiO2) como fase bioinerte que otorga resistencia mecánica.
En el presente trabajo se propone desarrollar una secuencia metodológica que permita obtener soportes porosos nanoestructurados compuestos de hidroxiapatita y dióxido de titanio. En la primera parte de este trabajo de tesis, se estudió la síntesis de nanopartículas de HA por vía hidrotermal a partir de suspensiones acuosas de hidróxido de calcio y ácido ortofosfórico. Se analizó la influencia que tienen la naturaleza y concentración de aditivos como el bromuro de cetiltrimetilamonio (CTAB) y hexametilentetramina (HMTA) sobre la morfología de las partículas obtenidas. También se analizó la influencia de la velocidad de enfriamiento del sistema de reacción sobre las características morfológicas y estructurales de las partículas de hidroxiapatita. Se determinó que a mayores velocidades de enfriamiento se generan mayor número de defectos superficiales, lo que le conduciría a un aumento en la capacidad de biointegración de las nanopartículas de HA. En la segunda parte de este trabajo, se implementaron procedimientos experimentales que proporcionaron la integración de las nanopartículas de HA en una matriz de dióxido de titanio a partir de la técnica sol-gel. Se realizaron diversos ensayos que permitieron ajustar las variables de síntesis para la formación de los sistemas porosos compuestos. Además, se analizó el efecto de la concentración de HA sobre el tiempo de gelación y la integridad final de los geles compuestos obtenidos. En una tercera parte, se presenta el estudio del proceso de secado de los geles, que representa la etapa crítica del desarrollo debido a que se requiere eliminar el solvente contenido en los poros sin que se deteriore la microestructura tridimensional generada en el proceso de formación del gel. En este trabajo se estudió el proceso de secado con dióxido de carbono en condiciones supercríticas, que consiste básicamente en una extracción del solvente contenido en los poros del gel. Se analizó la influencia de la presión y la temperatura en el proceso de secado asociado a la integridad final y microestructura desarrollada en los materiales compuestos.
Finalmente, se analizan las características de los materiales desarrollados vinculados a su resistencia mecánica y comportamiento biológico frente a células específicas del tejido óseo y se discuten los alcances de sus aplicaciones.
Mail de los autores Gloria Hernández Fil: Hernández Ortiz, Gloria Mercedes. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin
Aplicación de filtros cromáticos en el espacio de color para la detección y medición de formas en plantas de soja
No full textEl objetivo de este desarrollo es aumentar la escala y precisión en la medición de las características físicas de las plantas (el fenotipo) lo que permite a los investigadores relacionarlas con la constitución genética de cada individuo (el genotipo), para acelerar la obtención de nuevas variedades mejoradas de los cultivos.
Al comienzo de este proyecto se estableció como objetivo la realización de un algoritmo de procesamiento digital de imágenes en color que permitiera segmentar estructuras para su posterior cuantificación. Analizando los resultados se puede decir que:
- Se logró desarrollar, a través de Matlab, un algoritmo que permite determinar, de manera automática, el área foliar de una planta de soja. Dicho algoritmo, basado en un filtrado color en el diagrama cromático, puede discriminar objetos de color verde del fondo de la imagen.
- Se logró definir un apropiado protocolo para la captura de imágenes, permitiendo procesar grandes grupos de imágenes, con un bajo tiempo de procesamiento, lo cual, junto con la adecuada presentación de los resultados, facilita el análisis y comparación del crecimiento de diferentes genotipos de soja.
- Manteniendo una distancia fija en la captura de las imágenes, se consiguió calcular el área foliar en base al número de pixeles que componen las hojas segmentadas. Los resultados obtenidos fueron validados utilizando los coeficientes de similitud.
- Dada la relativa simplicidad de las operaciones involucradas, el método propuesto puede ser programado en cualquier lenguaje sin necesidad de motores de cálculo ni cualquier otra librería específica. Esto abre la posibilidad de implementarlo en hardware, por ejemplo, a través de software insertado en un microprocesador.Fil: Farina, Guillermo H. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin
Desarrollo y optimización de geles biodegradables para el control de humedad en suelos agrícolas
No full textActualmente nos enfrentamos a las consecuencias del uso desmedido de los recursos naturales por parte del hombre. El cambio climático es un problema que no puede seguir ignorándose y con el paso del tiempo conceptos como “ecológico”, “sustentable” y “sostenible” se afianzan en la ciencia para revertir el daño causado por el hombre. A lo largo de los años, el crecimiento de la población mundial ha impulsado la producción de alimentos. La agroindustria es uno de los principales sectores donde prácticas que atentan contra el medio ambiente y la salud de la población se llevan a cabo. En este contexto, surge como desafío crear e implementar alternativas sustentables que hagan un uso más racional de los recursos y velen por la salud de la población. Siendo el agua uno de los recursos más esenciales y valiosos, cuyo consumo actual supone un riesgo para la supervivencia de ecosistemas y la salud del hombre, resulta primordial administrarlo de manera responsable.
En el presente trabajo se propuso la obtención de hidrogeles a base de quitosano para utilizarlos como acondicionadores de suelo, específicamente para control de humedad, con el fin de reducir el consumo del agua utilizada para riego de cultivos en el sector agrícola. El quitosano es un polímero catiónico natural biodegradable proveniente de los exoesqueletos de crustáceos. En Argentina estos exoesqueletos son un residuo desaprovechado de la industria pesquera que actualmente se almacena a predios abiertos y cuya utilización mitigaría la contaminación que producen, además de permitir el aprovechamiento de un recurso de origen natural. El quitosano tiene la capacidad de activar mecanismos de defensas en las plantas, generando barreras químicas y físicas contra agentes patógenos que, de esta manera, su uso en suelos podría no sólo mejorar el control de humedad sino también incrementar el crecimiento de las plantas. Por estos motivos se seleccionó este biopolímero para conformar los hidrogeles.
Primero se caracterizó el quitosano mediante la determinación de su peso molecular por el método viscosimétrico, y de su grado de desacetilación por espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier. Para la obtención de hidrogeles se utilizó el método de separación de fases, para lo cual se gotearon diferentes soluciones de quitosano y ácido acético en una solución alcalina de hidróxido de sodio. De esta manera, se obtuvieron cinco hidrogeles con capacidades de hinchamiento en el rango de 95-100 %. Dado que estos valores se encontraban por debajo del grado de hinchamiento objetivo, se incorporó alginato de sodio en la formulación, otro polímero de origen natural, con el fin de mejorar las propiedades de absorción de agua. Aprovechando la naturaleza aniónica de este polímero se buscó formar un complejo polielectrolito con el quitosano, incorporando además cloruro de calcio como agente entrecruzante del alginato agregado. Se utilizaron dos métodos de obtención, obteniendo un grado de hinchamiento máximo de aproximadamente 2900 %.
Para optimizar la formulación en base a las propiedades de hinchamiento y la fracción gel se utilizó el Método Taguchi. Si bien no pudo corroborarse el modelo de predicción de Taguchi, el estudio sistemático permitió hallar la formulación apropiada para preparar hidrogeles con capacidad de hinchamiento de aproximadamente 7000 %. En comparación a otros hidrogeles con formulaciones similares, y teniendo en cuenta que el material desarrollado es 100 % biodegradable, los valores de hinchamiento reportados fueron prometedores. Se seleccionaron dos formulaciones con diferentes fracciones gel y se caracterizó su morfología, composición, propiedades térmicas, comportamiento de hinchamiento y se realizaron ensayos en plantas de lechuga para evaluar su comportamiento en suelos simulando sequía. Estos últimos determinaron que los hidrogeles pudieron controlar el contenido de humedad en los sustratos sometidos a estrés hídrico comparado con aquellos sin adición de hidrogeles (control). Sin embargo, cuando el régimen de riego fue constante, el contenido de quitosano presente en los hidrogeles inhibió el crecimiento de las plantas comparado con las plantas control.
Finalmente se realizó un análisis de factibilidad para la obtención de hidrogeles a escala industrial. Se obtuvo una Tasa Interna de Retorno (TIR) del 53 % y un tiempo de repago de 2 años. Teniendo en cuenta que la TIR es mayor a la tasa de retorno mínima aceptable (43,4 %) y que el tiempo de repago es menor a la mitad de la vida útil (5 años), el proyecto resulta rentable.
Mail del autor Marina Pascual Fil: Pascual, Marina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin
Estudio de predicción de la presión de falla en ductos
No full textLa “integridad” en la industria del Oil & Gas es un campo en constante desarrollo donde para problemas recurrentes se proponen diversas estrategias las cuales se van consolidando y refinando con el paso del tiempo en función de la experiencia. Teniendo en cuenta los kilómetros de ductos que poseen soldadura longitudinal del tipo ERW (Electric Resistance Welded) de baja frecuencia en operación en la actualidad, fabricados antes del año 1970 tanto en Argentina como en el mundo, se planteó la necesidad de buscar una alternativa para evaluar el estado de integridad de los mismos. Se realizó un estudio de diferentes metodologías para mejorar la predicción de la presión de falla en ductos de transporte de gas y petróleo fabricados con tuberías de acero soldadas longitudinalmente mediante ERW de baja frecuencia. Se encontró viable llevar adelante un plan de acción que contenga todas las etapas que exige la industria y los entes de regulación. Dentro del plan acción se encontró en forma empírica la presión a la cual podría fallar un ducto que posea un defecto en la soldadura longitudinal. Se tomó como referencia un ducto real en operación, y se realizaron los cálculos de presión de falla para diferentes propiedades mecánicas de materiales, considerando datos teóricos brindados por fuentes bibliográficas y datos obtenidos de ensayos experimentales. Se llegó a la conclusión que los costos de llevar adelante el plan de acción comparado con las consecuencias de una falla inesperada son extremadamente bajos. Este tipo de estudios permiten reducir costos por paradas no programadas y mantener niveles de operación seguros. El riesgo de no realizar este tipo de estudios tiene una consecuencia alta ante la existencia de un suceso, con afectación a la salud de las personas y daño al medio ambiente. Además, se brinda información sobre diferentes tecnologías y técnicas de inspección disponibles, aspectos legales y ambientales para tener en cuenta a la hora de ejecutar estudios de integridad en ductos.Fil: Pagano Scorcio, Julio César. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin
Sistema de cogeneración en centro de salud. Estudio de caso: Hospital Municipal Subzonal de Balcarce Dr. Felipe A. Fossatti
Get PDFSe estudió y analizó un sistema de cogeneración para el Hospital Municipal de la ciudad de Balcarce, teniendo una potencia eléctrica máxima de 220 kW y térmica de 295 kW. En cuanto a la energía se necesitan 442.288,7 kWhe y 1.919.391,67 kWhth, sumando un total de 2.361.68,37 kWh/año.
Se eligió una microturbina que puede entregar 250 kWe y 396 kWth, que en las condiciones ambientales y de trabajo puede entregar hasta 240 kWe y 315 kWth.
Se realizó un estudio de prefactibilidad económica utilizando dos métodos. El primero es el punto de equivalencia que permite comparar la viabilidad económica de diferentes alternativas tecnológicas dando como resultado que para generaciones mayores a 10.309.400 kWh/año resulta conveniente instalar el sistema. Como segundo método se utilizaron herramientas económicas dinámicas como la TIR, VP y tiempo de repago. Se tuvo en cuenta el siguiente escenario económico:
Las tarifas de electricidad y gas natural aumentan en 2% por año para la electricidad y 4% por año para el gas natural durante todo el proyecto, siguiendo la tendencia de aumentos en España, donde la cogeneración es una tecnología
aplicada.
Los resultados son los siguientes:
- Payback: >15 años
- TIR: negativa
- VP: US -3.768.694,19
Se concluye que el sistema de cogeneración no es viable económicamente.
Por último, se evaluó el impacto medioambiental por medio del cálculo de la eficiencia ecológica obteniendo un resultado de 0,949, muy por encima del “Valor Crítico de Eficiencia Ecológica” de 0,5 considerado un estándar mínimo.Fil: Giletto Lázzaro, Pablo Ezequiel. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin
Fraccionamiento de ácidos grasos para valorizar aceite de girasol usado, mediante alternativas sustentables y ecológicas
No full textEl presente proyecto busca hacer un diseño conceptual de una planta de valorización de aceite de girasol usado. Realizar un diseño conceptual implica una serie de etapas: - Realizar un estudio de mercado, para definir la necesidad y oferta actual en el mercado, tanto de la materia prima como de los productos. En base a esto definir sus especificaciones de calidad; - Definir, en base al punto anterior, la capacidad de diseño que tendrá la planta; - Encontrar los procesos, equipos, accesorios, etc. mínimos para la obtención de los productos con las especificaciones requeridas, en las cantidades definidas; - Definir el sistema de intercambio de calor de la planta y los principales equipos auxiliares y de servicio. De esta manera calcular los requerimientos energéticos y de otros servicios, como agua y gas, de la planta; - Realizar un análisis económico para definir la rentabilidad del proyecto y el cronograma preliminar en que se llevaría a cabo. El proceso planteado se dividió en dos grandes partes: Como primera etapa, se aprovechará el aceite de girasol usado para obtener ácidos grasos fraccionados, mediante una reacción de hidrólisis. Como subproducto de esta reacción se obtiene glicerol, que será aprovechado en una segunda etapa, haciéndolo reaccionar con una fracción del aceite usado que llega a la planta. Se obtendrá una mezcla de mono y diglicéridos, mediante una reacción conocida como glicerólisis. En el presente proyecto se decidió optar por una alternativa no convencional para estos procesos, que es utilizar un catalizador biológico. Este tipo de catalizadores permiten obtener una planta con mucho menor gasto de energía, con productos más puros, y de manera más ecológica. Esto implica el uso de procesos y de reactores completamente diferentes a alternativas tradicionales, lo que supuso un gran desafío a la hora de su diseño.
Mail de los autores Florencia Diaz Fil: DiIorio, Romina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Diaz, Florencia. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; ArgentinaFil: Natero, Geraldina Lisette. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin
Evaluación de los iones fosfato como inhibidores de la corrosión del acero de construcción en solución carbonatada contaminada con iones cloruro
No full textEl objetivo del presente proyecto final consiste en evaluar el efecto de los iones fosfato como inhibidor de la corrosión de barras acero de refuerzo, en estructuras de hormigón que se encuentran carbonatadas y expuestas al ambiente marino. Para llevar a cabo una experiencia de tal índole, se realizarán ensayos de carácter electroquímico que simulen las condiciones en las que se desea evaluar el comportamiento de dicho metal frente a la corrosión.
Para ello se utilizará una solución que simula la composición y el pH de los poros de un hormigón carbonatado, contaminado con iones cloruro, dentro del cual se encuentra la barra estructural de acero a estudiar.
Objetivos específicos
Analizar el efecto de iones fosfato como inhibidores de corrosión de acero de construcción con alto contenido en carbonatos y cloruros
Evaluar la influencia de películas bien caracterizadas sobre la rama anódica del proceso corrosivo
Determinar el tipo de corrosión predominante e investigar los parámetros asociados a cada uno, como el potencial de picado, el potencial de re-pasivación, entre otros
Analizar conjuntamente los datos obtenidos, a fin de determinar la dosificación óptima de inhibidor para lograr la máxima protección contra la corrosión
Mail del autor Evelyn TOLOSA Fil: Tolosa, Evelyn Anabel. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin
Sistema de adquisición de señales eléctricas basado en SoC FPGA
No full textEn el presente proyecto se lleva a cabo el diseño e implementación de un sistema de adquisición de señales basado en arquitectura SoC FPGA. El mismo cuenta con dos canales de entrada analógica de tensión, que operan a una frecuencia de muestreo de 1 MSa/s cada uno. Los datos son enviados en tiempo real a través de una conexión internet y visualizados de forma remota en un software que actúa de cliente. El elemento central del sistema consiste en una plataforma de desarrollo Terasic DE0-Nano-SoC, la cual integra un SoC FPGA Cyclone V de Intel, 1 GiB de memoria RAM DDR3 y conectividad Gigabit Ethernet. Por un lado, en el sector de lógica programable, se implementa la arquitectura de adquisición y procesamiento de los datos. Por otro lado, el software que se ejecuta en el procesador envía los datos a través de internet y recibe los comandos de configuración. Así mismo, se diseña un front-end, que consiste en una placa encargada del acondicionamiento analógico de ambos canales y su conversión al dominio digital. Esta etapa brinda flexibilidad al sistema, permitiendo capturar señales en diversos rangos de tensiones y de diversas amplitudes. El control del front-end se lleva a cabo de forma remota, a través del software de visualización. Con el objetivo de validar el diseño teórico de esta etapa, se fabrica un prototipo del front-end y se llevan a cabo diversas mediciones durante su funcionamiento. El último componente que conforma el sistema es el cliente de visualización, el cual consiste en un software multiplataforma, capaz de ejecutarse en sistemas operativos Windows, Mac OS y Linux. La interfaz gráfica del cliente permite ajustar los diversos parámetros de adquisición y controlar tanto el servidor de adquisición como el front-end. Por otro lado, se desarrollan e implementan diversas funcionalidades que favorecen la visualización de los datos adquiridos y su posterior análisis.Fil: Tribó, Jordi Tadeo. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin
Electrodeposición de películas delgadass de ZnO para aplicaciones fotovoltaicas
Get PDFSe estudió la deposición de una película delgada de óxido de zinc sobre un sustrato conductor, que resultó ser transparente, semiconductor de tipo n, y apta para su aplicación en dispositivos fotovoltaicos.
Se utilizó la electrodeposición como técnica de síntesis.
Como reactivos y soporte se utilizaron cloruro de zinc (fuente de zinc y cloro), cloruro de potasio (fuente de cloro y electrolito soporte) y oxígeno gaseoso (fuente de oxígeno). Primero se seleccionó la calidad de los precursores a utilizar. Luego, la concentración del cloruro de zinc permaneció constante en 0.005 mol/L mientras que la de cloruro de potasio se varió entre 0 y 0.2 mol/L. Las demás variables del procesamiento se mantuvieron constantes a excepción del contraelectrodo, donde se seleccionó la configuración óptima optando entre una malla de platino y una chapa de zinc.
La composición química y las propiedades estructurales se caracterizaron mediante difracción de rayos X (DRX), análisis por energía dispersiva de electrones (EDS), microscopía electrónica de barrido (SEM) y perfilometría. Las propiedades ópticas y eléctricas se caracterizaron mediante espectroscopía UV-Visible, fotoluminiscencia y espectroscopía de impedancia electroquímica con el modelo Mott- Schottky.
Mail del autor Micaela Camino Fil: Camino, Micaela. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin
Obtención, caracterización y testeo de perlas magnéticas de polivinil alcohol para tratamientos de descontaminación de aguas
No full textEl uso de nanopartículas magnéticas (MNPs) en tecnologías e ingeniería asociadas a remediación y tratamiento de aguas ha ido incrementándose con el paso del tiempo, habiéndose investigado extensamente sus aplicaciones como adsorbentes de contaminantes. Es por ello que en el presente trabajo se propone el desarrollo de ferrogeles compuestos por polivinil alcohol (PVA) y óxidos de hierro (FeOx) preparados mediante tecnologías sencillas, de bajo costo y fácilmente escalables para ser utilizados como medio adsorbente en la remediación de aguas residuales procedentes del sector industrial.
La caracterización de las muestras obtenidas se realizó mediante Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), Análisis Termogravimétrico (TGA), Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) y Difracción de Rayos X (DRX). También se determinó el grado de hinchamiento de los geles y su fracción soluble. Las propiedades magnéticas se determinaron a partir del uso de un Magnetómetro de Muestra Vibrante.
El análisis de micrografías SEM reveló que en el caso de las muestras hidratadas, sin importar la composición de partida, presentaban estructuras tipo rosetas auto-orientadas constituidas por óxidos de hierro, mientras que cuando las perlas se secaban, la estructura de MNPs cambiaba a esferas porosas.
Mediante análisis termogravimétrico se pudo apreciar que las perlas preparadas presentaban las tres etapas esperadas correspondientes a evaporación de agua y degradación de la matriz. Sin embargo, con respecto al contenido de FeOx, determinado a partir de mediciones de TGA en atmósfera de aire, los resultados fueron contrarios a los esperados de acuerdo con la alimentación al reactor.
Para todas las muestras consideradas, los valores de temperatura de transición vítrea (Tg) obtenidos fueron similares, y resultaron ser más bajos que otros observados previamente para hidrogeles de PVA puro. Se observaron tendencias similares con respecto a la temperatura de relajación (Tβ). Se encontró que Tβ para hidrogeles de PVA puro estaba cerca de 140 ºC. Por otro lado, todos los valores de fusión (Tm) fueron inferiores a los observados para hidrogeles de PVA puro (200-260 ºC) y para otros ferrogeles a base de PVA previamente preparados que contienen cantidades menores de nanopartículas magnéticas.
A partir del análisis de Difracción de Rayos X se pudo observar que las perlas obtenidas están compuestas por una mezcla compleja de óxidos de hierro y que la composición intrínseca en cada sistema de perlas es ligeramente diferente.
Como última instancia experimental, algunos de los materiales preparados se probaron para determinar su capacidad para actuar como dispositivos de remediación de agua, y se obtuvieron buenos resultados de eliminación tanto de azul de metileno como de naranja de metilo. Los experimentos realizados confirmaron que el adsorbente, una vez que el tratamiento ha finalizado, puede retirarse de manera eficaz mediante el empleo de un imán.
Finalmente, para analizar si el proyecto era factible económicamente, se procedió a la realización de un estudio completo de rentabilidad. Dicho análisis se realizó utilizando dos métodos, uno dinámico y uno estático. Como método dinámico se utilizó la Tasa Interna de Retorno y como método estático se utilizó el Tiempo de Repago. Con la ayuda de ambos métodos se concluyó que la inversión para la instalación y puesta en marcha de la empresa es aconsejable.
Mail de los autores Cami Pereda Fil: Pereda, Camila. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería; Argentin