Examinando por Materia "Propiedades mecánicas"
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Publicación Acceso abierto Aprovechamiento del residuo de producción de espumas fenólicas para la elaboración de morteros con capacidad de aislamiento térmico(Universidad del Valle, 2025) Romo Ortega, Jefferson Daniel; Astaiza Velasco, César Andrés; Villaquirán-Caicedo, Mónica A.El presente estudio evaluó los efectos de la incorporación de residuo de espumas fenólicas comerciales como reemplazo de agregado fino en las propiedades en estado fresco, endurecido y aislamiento termoacústico de un mortero de cemento portland. Para desarrollar esta investigación, las espumas fenólicas fueron obtenidas de los residuos del proceso industrial de la empresa FENOCOL S.A.S. Las espumas son nombradas dependiendo de sus condiciones de calidad y su densidad, como espumas fenólicas florales (F) y agrícolas (A) de buena (B) y mala (M) calidad. Se diseñaron y elaboraron morteros con reemplazos parciales de arena por espuma fenólica en contenidos de 10%, 20% y 30% del volumen. Las propiedades en estado fresco se evaluaron mediante el ensayo de mesa de flujo. Las propiedades en estado endurecido fueron la resistencia mecánica a compresión y propiedades físicas como la densidad, absorción y porosidad de los especímenes. Con base en estos resultados se seleccionaron las cuatro mezclas más prometedoras (compendio entre propiedades mecánicas y porcentaje de reemplazo) —20 % y 30 % de espuma floral-mala y agrícola-mala— para determinar su capacidad de absorción acústica. Posteriormente, las dos mezclas que mostraron mejor desempeño acústico —espuma floral-mala y agrícola-mala con 30 % de sustitución— fueron sometidas a ensayos de conductividad térmica y exposición a llama directa. En general, los ensayos concluyeron que incrementar el contenido de espuma fenólica mejora las propiedades termoacústicas del mortero —la conductividad se reduce un 45% aproximadamente respecto al mortero referencia—. No obstante, las propiedades mecánicas se ven afectadas —pérdidas entre 29% y 67% aproximadamente respecto al mortero referencia a 28 días de curado—, siendo las mezclas con espuma fenólica agrícola mala las que menos resistencia a la compresión pierden respecto al mortero referencia en las diferentes edades de curado (por ejemplo, entre 11% y 45% de resistencia mecánica a 90 días de curado). Por ello, las mezclas desarrolladas se recomiendan únicamente para aplicaciones sin exigencia estructural, como mampostería interior, revoques o recubrimientos ligeros.Publicación Acceso abierto Composites with pineapple-leaf fibers manufactured by layered compression molding(Universidad del Valle, 2016-07-08) Jaramillo, Natalia; Hoyos, David; Santa, Juan F.(Eng) Compression molding process was used to manufacture composites reinforced with pineapple-leaf fibers. During manufacturing, four plies of polypropylene with an average thickness of 0.76 mm were used and the fibers were equally distributed between plies to generate a stacked composite with the fibers in external layers transversally oriented to those in the inner layer. Two types of pineapple-leaf fibers were used as reinforcement: untreated fibers and fibers modified in an alkali solution (10% NaOH). Two different fiber contents were also evaluated in order to measure their effect on the mechanical properties of the composite. Ultimate tensile strength, strain at maximum load, Young's modulus, flexural strength and flexural modulus were measured. Tensile strength was increased 22% and Young's modulus increased 60%. Flexural strength and flexural modulus increased 19 % and 50% respectively, with fiber content. However, the alkali treatment did not improve those properties. Fractured surfaces of the composites were examined using electron microscopy and failure mechanisms such as fiber pullout and matrix deformation were observed.Publicación Acceso abierto Cuantificación de la incertidumbre en el comportamiento mecánico del acero y el concreto utilizado en la fabricación de elementos de concreto reforzado(Universidad del Valle, 2025) Orozco Henao, Juan Manuel; Ortiz, Albert R.; Thomson, Peter; GRUPO DE INVESTIGACIÓNEl presente proyecto tiene como objetivo cuantificar la incertidumbre en el comportamiento mecánico del acero y el concreto empleados en elementos de concreto reforzado ensayados en Colombia. Para ello, se ha desarrollado un marco te´orico que incluye los fundamentos de DIC (2D y 3D), calibración estéreo, el método Triangular Cosserat Point y los principios de la inferencia bayesiana. Se describen los métodos experimentales de obtención de deformaciones (galgas extensiométricas, LVDTs y DIC) y los procedimientos de análisis de datos basados en dos estrategias de cálculo de módulo de elasticidad (ASTM C–469 y método vectorial). El ajuste de los parámetros mecánicos se realizó mediante un enfoque bayesiano, empleando muestreo MCMC para estimar las distribuciones a posteriori del módulo de elasticidad y del ruido de medición. Asimismo, se presenta el montaje experimental seguido, sus fases principales y los recursos de laboratorio utilizados, así como la asesoría de los directores del proyecto. Los resultados y sus implicaciones para la práctica de la ingeniería civil en Colombia se discuten al final de este informe.Publicación Acceso abierto Deposición de recubrimientos de Pt-N obtenidos por Magnetrón Sputtering para su aplicación en la industria biomédica(Universidad del Valle, 2017) Lopez Estrada, Paola; Sanchez Stepha, Hector; Caicedo, Julio CesarEn este trabajo de investigación, se realizó la síntesis de películas delgadas de platino (Pt) y nitruro de platino (Pt-N) depositados con flujos de nitrógeno de 0.25, 0.50 y 0.75 SCCM, sobre sustatros de acero AISI 316L, silicio orientado (111) y Dynasil, por medio de la técnica ¿magnetron sputtering¿, con el fin de obtener un recubrimiento con las mejores propiedades mecánicas, tribológicas y biocompatibles. La caracterización estructural de las películas se determinó mediante difracción de rayos x (XRD), encontrando que el patrón de difracción de la película es similar al de los recubrimientos de Pt-N y para el caso de la película con flujo de nitrógeno de 0.75 SCCM se presentó la convolución de dos picos correspondientes a Pt y Pt-N. El ensayo de análisis químico EDS determino la presencia de nitrógeno en las películas de Pt-N y que este aumenta con el incremento del flujo de nitrógeno. Por medio de XPS se determinó la deconvolución de dos picos correspondientes al Pt metálico en los orbitales 4f7/2 y 4f5/2 con energías de enlace de 71.16 eV y 74.57 eV respectivamente y para el caso de la película con nitrógeno de 0.75 SCCM, se encontró picos correspondientes al Pt-N perteneciente a los orbitales 4f7/2 y 4f5/2 con energías de enlace de 72.4 eV y 76.59 eV respectivamente. La caracterización superficial se realizó mediante perfilometría, obteniendo que la rugosidad de las películas se ajusta a la del sustrato con un valor de 24,62 ± 16,08 nm y los esfuerzos residuales fueron de tipo compresivos para todas las películas. En cuanto a la evaluación mecánica se utilizó la técnica de nanoindentación, encontrando un incremento de la dureza de los nitruros respecto al platino y un módulo de elasticidad similar entre los recubrimientos de Pt-N. La adhesión de las películas se evalúo mediante el ensayo de rayado dinámico, encontrando que la película con flujo de nitrógeno de 0.25 SCCM presento mejores propiedades de adherencia respecto a los otros recubrimientos presentando una falla cohesiva a los 9.6 N. Por otro lado, caracterización tribológica realizada bajo el ensayo de bola sobre disco, se determinó que la película de Pt-N con flujo nitrógeno de 0.25 SCCM presento un coeficiente de fricción menor al sustrato de acero. También se realizó la caracterización electroquímica por medio de pendientes Tafel, obteniendo que las películas con flujos de nitrógeno de 0.25 y 0.75 SCCM presentan una baja velocidad de corrosión. Para evaluar las propiedades biocompatibles, se realizó la medición del ángulo de contacto, encontrando que las superficies de los recubrimientos tienen un carácter hidrofóbico y en cuento al crecimiento y adhesión de células de osteoblastos, la película de Pt presenta las mejores propiedadesPublicación Acceso abierto Estudio de las propiedades térmicas y eléctricas del compuesto copolímetro polipirrol estireno-butadieno (PPy-SBR)(2019-06-26) Yepes Martínez, Julián Orlando; Camargo Amado, Rubén de Jesús (Director de Tesis o Trabajo de Grado)La presente investigación analiza la influencia que tiene el copolímero estireno-butadieno sobre las propiedades térmicas, eléctricas y mecánicas de las películas de polipirrol electroquímicamente generadas. Para la síntesis electroquímica de las películas de PPy-SBR (Polipirrol-Copolimero de estireno-butadieno) se trabajó con el monómero de pirrol y soluciones acuosas de SBR (%p/p). La concentración de pirrol se mantuvo constante en 0.1M, mientras la concentración del SBR tomó valores de 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 y 14 %p/p. Sobre los electrodos de trabajo se electrogeneraron películas estables de PPy-SBR, usando como fuente de potencia un potenciostato, suministrando una diferencia de voltaje de 1.4 V con respecto al electrodo de referencia Ag/AgCl, y para un tiempo de polimerización de 10800 seg. El PPy-SBR se caracterizó térmicamente por DSC (Calorimetría Diferencial de Barrido y TGA (termogravimetría); Los termogramas resultantes mostraron que las películas obtenidas tienen mayor estabilidad térmica en ambiente oxidante e inerte que cuando se sintetiza solo PPy, con temperaturas superiores de 340º C. Los resultados de DSC muestran tres regiones características, una primera región sin anomalías térmicas, la segunda región con la presencia de una anomalía térmica alrededor de los 25°C y la última región la cual presenta dos anomalías térmicas. Para el caso del estudio de las propiedades eléctricas, se encontró que la concentración inicial de SBR afecta la conductividad de las películas de PPy-SBR, de forma inversamente proporcional, mientras la temperatura lo hace de forma proporcional. Para el estudio de las propiedades mecánicas se hizo uso de un nanoindentador piramidal Berkovich acoplado a la cabeza de nanoindentación ¿IBIS¿ de Fischer ¿ Cripps Labs y un marco de control de desplazamientos NANOVEA SERIES, en el cual, una vez sintetizadas las películas de PPy con la presencia de la macromolécula de Co-polímero de Estireno-Butadieno (SBR), se realizó la comparación con las propiedades del caucho vulcanizado industrialmente, así como el SBR puro; se calculó los módulos de elasticidad (E) y durezas (H), energía plásticas (Ue), energía elástica (Up) y porcentaje de recuperación a la deformación utilizando el método Oliver ¿ Pharr. 2 A través de la técnica de nanoindentación se determinaron las durezas de las películas con valores de 159,4 MPa, 143 MPa, 133,5 MPa, 120 MPa, 126,3 MPa, 129,4 MPa, 132,4 MPa, para las relaciones de concentración (%p/p SBR/Molaridad de pirrol), 40, 50, 70, 80, 100, 120, 140 respectivamente. Las películas presentaron mayores valores de modulo de dureza y de elasticidad y menores energías plásticas y elásticas comparado con el SBR puro y caucho vulcanizado industrialmente. Los espesores de las películas variaron entre 6 y 16 µm.Publicación Acceso abierto Influencia de las lluvias antecedentes en la estabilidad de taludes en un suelo laterítico de Jamundí (Valle del Cauca)(Universidad del Valle, 2025) Diaz Chilito, Diego Fernando; Gómez Gutiérrez, Isabel Cristina; Ospina Ostios, LinaEste proyecto se realizó para analizar la influencia de las lluvias antecedentes en la estabilidad de taludes en un suelo laterítico de Jamundí (Valle del Cauca). Los datos recopilados de las lluvias antecedentes pertenecen a la estación San Vicente y está ubicada cerca de un movimiento en masa en el sector de Miravalle en Jamundí. Este movimiento en masa fue usado como referencia. Se identificaron algunas propiedades geomecánicas del suelo en la zona con ayuda de información preliminar y algunos ensayos de laboratorio como los límites de consistencia, corte directo, humedad natural. Esta recopilación de información se desarrolló con el fin tener datos en rangos aceptables que comprobaron la existencia de este tipo de suelo en la zona. Se recopiló información sobre el comportamiento de las curvas características y la función permeabilidad del suelo. Posteriormente se conformaron los patrones de lluvia denominados Avanzado, normal y retardado. Las precipitaciones usadas fueron de 312 mm, 624mm y 1248 mm de acuerdo con antecedentes e información bibliográfica. Finalmente, con la información recopilada se establecieron las condiciones iniciales en programas de elementos finitos. Para las redes de flujo se usó el programa seep/w el cual incorpora las ecuaciones que rigen el movimiento del agua en el suelo como Darcy (1856) y ecuación de Richards (1931). Para el análisis de estabilidad se usó el software Slope® el cual incorpora las metodologías de análisis de estabilidad como por ejemplo Bishop (1955), el cual es recomendado por bibliografía (Das,2015). En el análisis de estabilidad se observó cómo los patrones de lluvia influyen en la estabilidad de taludes en suelos lateríticos. Los patrones avanzados afectan mucho más la estabilidad en comparación con los patrones de lluvia retardado y normal. Igualmente se determinó que los patrones de lluvia avanzados luego de aplicados afectan mucho más la estabilidad en su proceso de recuperación en el tiempo, en comparación con los patrones de lluvia retardado y normal. Las presiones de poro influyen en este proceso, pues las variaciones para los patrones avanzados son mucho mayores con respecto a los patrones retardados y normales.Publicación Acceso abierto Obtención de un impeller mediante el uso de la técnica Metal Binder Jetting con acero inoxidable martensítico(Universidad del Valle, 2026) Hoyos Hoyos, Jose Francisco; Franco Arenas, Fernando; Vidal Bolaños, Carlos HugoEn esta investigación se implementó una ruta experimental de manufactura aditiva Metal Binder Jetting (MBJ) para fabricar un impeller automotriz en acero inoxidable martensítico, empleando polvo METCO 42C, un material originalmente diseñado para procesos de thermal spray. Se desarrolló un script de segmentación en Python capaz de generar patrones de deposición línea a línea a partir de archivos STL, controlando parámetros como altura de capa, tasa de extrusión, velocidad de desplazamiento y espaciamiento lineal. Asimismo, se implementó una mejora en el cabezal de impresión, previniendo fugas y acumulación de aglutinante en la boquilla. Se fabricaron probetas de tracción e impacto según ASTM E8 y métodos Charpy/Izod, las cuales posteriormente, junto con la pieza principal, fueron sometidas a un proceso de sinterización a 1300 °C. Aunque el proceso de impresión mostró precisión posicional adecuada en la deposición del binder, se detectó infiltración lateral de este, engrosamiento de álabes y cierre parcial del orificio central del impeller. Durante la sinterización se evidenció heterogeneidad térmica severa, produciendo grietas profundas en la pieza y zonas completamente sin sinterizar. Las probetas mecánicas presentaron baja resistencia a tracción (máx. 10 MPa), mínima energía absorbida en impacto y dureza promedio de 50 HRA, resultados atribuibles a la baja densificación alcanzada y a la porosidad interna presente, observada mediante microscopía. Los hallazgos permiten concluir que la plataforma experimental logró validar parcialmente la viabilidad geométrica del proceso; sin embargo, no alcanzó una consolidación suficiente debido a la morfología del polvo, la naturaleza del binder y las condiciones térmicas. Finalmente, se presentan recomendaciones operativas y de infraestructura para avanzar hacia una implementación robusta de MBJ en la Universidad del Valle.Publicación Acceso abierto Producción y caracterización de recubrimientos de TiSin obtenidas por la técnica de magnetrón sputtering reactivo(Universidad del Valle, 2012) Guerra Betancourt, Jose Luis; Sequeda Osorio, FedericoSe depositaron recubrimientos de TiSiN mediante D.C Magnetrón Sputtering reactivo sobre sustratos de acero inoxidable AISI 304, vidrio y silicio (111), variando el flujo de N2, con el fin de estudiar su efecto en las propiedades estructurales, mecánicas, tribológicas y de corrosión. Los recubrimientos se depositaron utilizando un blanco de Ti-Si (90-10 %at.) con 99.999% de pureza. La caracterización estructural se realizó por medio de Difracción de Rayos X (XRD), encontrando los picos correspondientes a cristalitos de TiN. Al no encontrar evidencias de la formación de las fases Ti-Si-N, Ti-Si, Ti ó Si libre, se determinó que el compuesto está formado por granos cristalinos de TiN en una matriz amorfa de SiN. Dicho resultado está apoyado en análisis realizados por FTIR y EDS. Las propiedades superficiales se obtuvieron por medio de perfilometría, obteniendo capas densas con rugosidad promedio de ~24 nm. Las propiedades mecánicas y la adhesión fueron estudiadas por medio de nanoindentación y rayado, obteniendo valores de dureza alrededor de 23 GPa cuando se utilizan bajos flujos de N2. Los recubrimientos obtenidos muestran signos de fragilidad al presentar cargas cohesivas bajas (Lc1 ~4N), sin embargo muestran fallas adhesivas a cargas criticas de ~27N. El comportamiento de la fricción se obtuvo por medio de Bola en Disco ¿PIN ON DISK, con un contrapar de acero 440. Los resultados indican alta fricción causada por procesos de abrasión-adhesión, dominados por el comportamiento del debris. Los análisis de las pistas de desgaste, realizados por medio de perfilometría, estereoscopia y SEM, mostraron que la adhesión de partículas duras sobre la superficie incrementa la resistencia al desgaste del sustrato en un orden de magnitud. Este efecto se ve favorecido cuando se depositan los recubrimientos con flujos de N2 entre 0.2 y 0.8 sccm. La resistencia a la corrosión fue evaluada por medio de curvas potenciodinámicas y resistencia a la polarización lineal (RPL), calculando los valores de potencial de corrosión (mV), potencial de picado (mV), velocidad de corrosión (MPY) y el factor de porosidad (%). Se observo que los recubrimientos protegen la superficie del acero del ataque corrosivo, incrementando la pasivasión y reduciendo el picado.Publicación Acceso abierto Propiedades mecánicas y tribológicas de películas de WS2 depositadas por medio de magnetrón sputtering DC no reactivo para aplicación en lubricación sólida.(2015-11-24) Berrio Ortiz, Edison; Sequeda Osorio, FedericoSe depositaron recubrimientos de Bisulfuro de tungsteno (WS2) por medio de DC magnetrón sputtering no reactivo sobre sustratos de acero 304, vidrio y silicio orientado (111), variando el potencial de polarización (Bias), con el fin de determinar si el material posee las propiedades necesarias para ser utilizado como lubricante sólido en ambientes con humedades relativas superiores a 40%. Por medio de análisis infrarrojo FTIR, se observó la aparición de vibraciones correspondientes a la banda D (Distorted Band), indicando cierto grado de anisotropía, la cual incide sobre las características cristalográficas del material. Por medio de Difracción de Rayos X, se determinó que los recubrimientos obtenidos poseen estructura cristalina hexagonal, con textura combinada en planos (100) y (101), los cuales son paralelos al eje c y están relacionados con rompimiento columnar y posterior formación de una película de transferencia. De igual forma, se observó que el potencial de polarización afecta la estructura cristalina del material, lo que resulta influyente en su comportamiento tribológico. Se determinó alta ductilidad y plasticidad, a partir del estudio de las propiedades mecánicas y la adhesión. Utilizando la técnica de bola en disco, se determinó que al aumentar la carga de 1 a 5N, mejora el comportamiento de la fricción cuando se utiliza un par de alúmina, encontrando coeficientes de fricción del orden de 0.09 sostenidos hasta ~35m, determinando que la tribo-oxidación posee gran influencia al propiciar la transición de mecanismos de desgaste adhesivo a abrasivo. Utilizando el modelo de Archard se obtuvieron coeficientes de desgaste del orden de 10-9, lo cual indica alta protección sobre el sustrato y generación de una película de transferencia sobre el par (observada por medio de microscopía). Cuando se utiliza un par reactivo, se determinó que la tribo-oxidación influye en el comportamiento tribológico del sistema, al generar partículas de desgaste abrasivas, las cuales provienen tanto del par como del sustrato parcialmente expuesto, incrementando la inestabilidad del coeficiente de fricción y posterior aumento del desgaste. Por medio de curvas potencio-dinámicas, se observó que el material provee alta protección contra la corrosión del acero 304, mostrando alta capacidad de pasivación y baja velocidad de corrosión.Publicación Acceso abierto Recubrimientos de Pt-Ir para aplicaciones biomédicas por medio de Magnetrón Sputering DC(Universidad del Valle, 2018) Valencia Fernández, M. Angélica; Sanchez Stepha, Hector; Caicedo, Julio CesarEn este trabajo de investigación, se realizó la síntesis de películas delgadas de Platino/Iridio (Pt/Ir) a diferentes concentraciones de Ir, sobre un sustrato metálico AISI 316L por medio de Magnetrón Sputtering, con el fin de conocer la mejor composición en la cual se presentan las mejores propiedades de biocompatibilidad en aplicaciones biomédicas. Para esto se estudiaron las propiedades estructurales, superficiales, químicas, mecánicas, tribológicas y biocompatibles. A partir de los parámetros establecidos se desarrollaron los recubrimientos de Pt puro y platino con adiciones de 10, 20 y 30% atómico de Ir, los cuales presentaron cristalina Cúbica centrada en caras (FCC) generando contracción en la estructura debido a la disminución de parámetro de red. Con una adición de 30% atm de Iridio se presentó mejores propiedades mecánicas, pues presentó la mayor dureza, el mayor módulo elástico y mayor resistencia a la deformación plástica. Además, reduce el coeficiente de fricción y reduce la velocidad de corrosión del sustrato, lo cual se requiere para materiales de aplicaciones biomédicas. Por otro lado, los recubrimientos presentaron tensiones superficiales similares al de la sangre, sin embargo, con un 30% atm de iridio obtuvo una superficie más hidrofílica y mayor tensión superficial e interfacial, así mismo presenta niveles altos de crecimiento y adhesión celular respecto al sustrato, permitiendo condiciones óptimas de crecimiento. Se reflejó una reducción en los coeficientes de fricción respecto al acero en medio seco y medio simulado. Con una adición del 30% se presenta un menor coeficiente de fricción, menor desgaste y una diminución en partículas deformadas plásticamente. En el ensayo de POD en medio simulado se presenta disminución de coeficiente de fricción debido a que el SBF se comporta como bio-lubricación que ayuda a reducir el desgaste durante el deslizamiento de la bola.