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Ítem Texto completo enlazado Caracterización sobre telas tejidas de polipropileno con diferentes concentraciones de estabilizadores expuestas a radiación UV-B(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-10-02) Rodriguez Lao, Patrick Andre; Sakihama Uehara, José Luis HidekiEn todas las industrias, existe la necesidad de incrementar el tiempo de vida útil los materiales. Como se sabe, los polímeros son muy sensibles a la foto degradación producto de radiación solar, en donde las reacciones fotoquímicas dan como resultado la rotura de las cadenas poliméricas. El objetivo del presente trabajo de tesis es investigar los efectos generados por los estabilizadores anti UV presentes en diferentes formulaciones (de 0 a 6 % de aditivos) sobre las propiedades mecánicas de las telas tejidas de polipropileno utilizadas principalmente en las industrias de construcción y mineras. Del mismo modo, identificar y cuantificar la degradación UV presente, utilizando técnicas alternativas no destructivas para determinar el tiempo de vida útil sin la necesidad de recurrir a ensayos destructivos. La metodología utilizada en la presente tesis consiste en el desarrollo de múltiples ensayos aplicados al material de suministro, así como a las telas tejidas de polipropileno después de diferentes tiempos de exposición UV-B. Estos ensayos comprenden la espectroscopia UV-vis/IR, microscopia, ensayos mecánicos y termogravimétricos. Gracias al análisis de resultados se encontró una relación entre el tiempo de exposición a la radiación ultravioleta y la foto degradación presente en las telas de polipropileno. Las formulaciones menores al 2 % en contenido de estabilizadores presentan una caída hasta de un 50% de su resistencia a la tracción después de un tiempo de exposición de 200 horas; el resto de formulaciones superiores al 2% no presentan una caída tan notable, llegando a cumplir los requerimientos de la norma ISO-21898. En el análisis FTIR, se pudo identificar un incremento en los picos significativos de los grupos funcionales carbonilo (R-C=O) e hidroxilo (R-OH) a medida que aumentan las horas de exposición UV-B; sin embargo, este incremento se ve atenuado a medida que incrementa el porcentaje de estabilizadores anti UV. Finalmente, se verifico la presencia de otros aditivos gracias a las técnicas termogravimétricas y microscópicas. Además, se determinó el porcentaje óptimo de carbonato de calcio equivalente a 4% en peso y 1867 ppm de óxido de Titanio. Esta formulación demostró el mejor rendimiento mecánico.Ítem Texto completo enlazado Desarrollo de materiales para construcción aditiva a base de tierra estabilizada con polímeros disueltos en agua(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-11-10) Ñañez Azaña, Robert Erick; Nakamatsu Kuniyoshi, JavierLa industria de la construcción con cemento satisface las principales necesidades de la sociedad: vivienda, salud, transporte, educación, etc. Sin embargo, la producción industrial de cemento es altamente contaminante, representa cerca del 5% de las emisiones globales anuales de CO2. Por otro lado, la construcción con tierra ha sido empleada por las antiguas civilizaciones y actualmente se muestra como una alternativa sostenible y ecoamigable, ya que es un material económico, de fácil disponibilidad, que requiere poco procesamiento, es buen aislante térmico y permite controlar la humedad. A pesar de ello, la construcción con tierra suele tener poca resistencia mecánica y poca durabilidad frente a la erosión por agua. Para contrarrestar estos problemas, se pueden usar aditivos estabilizantes, como soluciones de biopolímeros como la quitosana o el alginato, y fibras naturales como las de sisal. La quitosana es un biopolímero derivado de la quitina, un polisacárido estructural que principalmente se extrae del caparazón de crustáceos. La quitosana es un copolímero compuesto de unidades de N-acetil-β-D-glucosamina y β-D-glucosamina, cuya proporción define el grado de desacetilación. El alginato, que se extrae de las algas pardas, es otro copolímero lineal, compuesto de unidades de β-D-manuronato y α-L-guluronato. Las fibras de sisal se extraen de la especie Agave sisalana. La solución acuosa de quitosana, la solución acuosa de alginato, y las fibras de sisal se emplearon como estabilizantes de las matrices de tierra en esta investigación. En este trabajo se desarrollaron matrices a base de suelo, solución de polímero y fibras de sisal que extruyan por un sistema de impresión 3D en estado fresco y que posean buena resistencia mecánica y durabilidad en estado endurecido. Se caracterizaron el suelo, la quitosana, el alginato y las fibras de sisal. Luego, se desarrollaron las dosificaciones óptimas de las matrices por extrusión con manga de repostería evaluando la calidad de los filamentos y el grado de contracción lineal durante el secado. Las matrices optimizadas fueron SF24, SQF29 (2%), SQF29 (3%) y SAF24 (2%). Se evaluó la resistencia mecánica y la durabilidad de estos filamentos en estado endurecido. Las matrices SQF29 (3%) y SAF24 (2%) mostraron una buena resistencia mecánica de 3,44 MPa y 2,95 MPa, respectivamente; mientras que las matrices SQF29 (2%) y SQF29 (3%) mostraron una buena durabilidad frente al agua en los ensayos de inmersión, permeabilidad y erosión acelerada. Finalmente, las matrices desarrolladas se validaron mediante el sistema de impresión 3D a escala mediana lográndose imprimir columnas pequeñas con diseños de flor con la matriz SF24 y torres cuadradas pequeñas con la matriz SQF29 (3%).Ítem Texto completo enlazado Determinación de parámetros de fabricación mediante el proceso de modelado por deposición fundida con poliamida y poliamida reforzada con fibras de carbono según la metodología de Taguchi(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-12-16) Cam Chiang, Luis Felipe; Acosta Sullcahuamán, Julio ArnaldoLa aplicación en la ingeniera del modelado por deposición fundida (FDM: Fused Deposition Modeling o FFF: Fused Filament Fabrication) está limitada a un uso a nivel de prototipos, en tanto que los productos fabricados presentan anisotropía y no cumplen con las solicitaciones mecánicas esperadas. Actualmente, debido al constante desarrollo de nuevos materiales compatibles con esta tecnología, se está considerando utilizar éstos en la fabricación de productos terminados, cuyas propiedades dependerán directamente de los parámetros de fabricación del proceso de FDM. En esta perspectiva, este trabajo pretende contribuir con el proyecto: “Optimización del uso de polímeros sintéticos en procesos de manufactura aditiva mediante modelos de simulación computacional y técnicas de caracterización de materiales. Caso de estudio: aplicaciones médicas prótesis de mano” que inició en el 2017. Específicamente, el objetivo del presente trabajo es determinar los parámetros de fabricación del proceso de modelado por deposición fundida con poliamida (PA) y poliamida reforzada con fibras de carbono (PA/CF), para establecer el grado de influencia de cada parámetro sobre las propiedades mecánicas, con el fin de aplicarlos en la fabricación de productos terminados. La investigación se desarrolló en tres etapas: 1) Se determinaron los parámetros de fabricación más importantes que influyen en el proceso FDM. 2) Con la ayuda de un arreglo “L9” de la metodología de Taguchi, la cual permite estudiar la influencia e interacción de las variables con la menor cantidad de ensayos posibles, se estudió el efecto de los parámetros de impresión sobre las propiedades mecánicas de los materiales en probetas de tracción fabricadas según la norma ISO 527 y, al mismo tiempo, se determinaron los parámetros óptimos de fabricación que maximizan dichas propiedades. 3) Se ensayaron probetas fabricadas con los parámetros óptimos, con el propósito de verificar si sus propiedades son realmente máximas y finalmente, con los mismos parámetros óptimos, se estudió el efecto del porcentaje de relleno sobre las propiedades mecánicas. Como resultado, se determinó que las probetas de PA adquieren su mayor resistencia al imprimirlas con los siguientes parámetros: patrón de líneas; 0,1 mm de altura de capa; 30 mm/s de velocidad y 280°C de temperatura de impresión; alcanzando una resistencia de 38,3 MPa y un módulo de 1633 MPa. Para el caso de la PA/CF se mantiene los mismos valores de los parámetros de impresión de la PA excepto que debe usarse una velocidad de deposición de 40 mm/s para lograr valores óptimos de 82,8 MPa de resistencia y 4229 MPa de módulo elástico.Ítem Texto completo enlazado Sistema mecatrónico de bajo costo para la producción de micro y nano fibras usando la técnica de electro-hilado(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-12-15) Baltazar Baquerizo, Carlos Eduardo; Torres García, Fernando GilbertoEl siguiente documento trata sobre el diseño de un sistema mecatrónico de bajo costo para la producción de micro y nano fibras, haciendo uso del método de electro hilado. Este método recientemente ha tomado relevancia en el mundo académico debido a las novedosas y muy útiles aplicaciones que se han desarrollado con estos materiales nanométricos, tales como pliegues para la protección de heridas contra infecciones, filtros para gases y líquidos, entre otras aplicaciones. Si bien en el Perú, se han realizado algunos estudios para la producción de nanofibras, aún es escasa la investigación y en el caso del laboratorio de polímeros y bionanomateriales de la PUCP (Pontificia Universidad Católica del Perú) no se cuenta con un equipo que pueda procesar biopolímeros y convertirlos en nanofibras. Es por eso, que mediante este trabajo se quiere suplir la necesidad de este tipo de máquina y desarrollar el diseño de la misma tomando como referencia la metodología que comprende la norma VDI 2221. Según esta norma se han consultado documentos académicos para determinar a los principales subsistemas; asimismo, se ha recolectado información de los requerimientos que debería tener este equipo, según los usuarios que son los trabajadores del laboratorio. Como resultado se ha obtenido el diseño a detalle de una máquina que permite al usuario variar los principales parámetros de producción del método de electro hilado que son: la generación de alto voltaje, el caudal de la solución biopolimérica que se procesa, la distancia de la aguja eyectora con respecto al colector y la velocidad de rotación del cilindro colector de nano fibras. De esta manera se ha concluido el diseño del equipo que va permitir realizar el estudio de estos materiales nanométricos y posiblemente desarrollar aplicaciones para la industria, lo que a su vez va promover el desarrollo tecnológico del país.Ítem Texto completo enlazado Optimization of the alkaline treatment for Agave americana fiber and its influence on the mechanical properties of fly ash-based geopolymer(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-08-25) Rojas Clemente, Shirley Melanie; Kim de Aguilar, Suyeon; Aguilar Vélez, RafaelGeopolymers are good alternatives for replacing ordinary Portland cement (OPC) due to their comparable properties and feasibility to be obtained from industrial by-products. As OPC, geopolymers have superior compressive strength but a brittle behavior that the addition of fibers can improve. When the first macrocrack appears, fibers develop bridging mechanisms to allow the proper distribution of loads, so the composite can enable multiple cracks and enhance its ductility. At present, a wide range of materials can be used to reinforce cementitious matrices, from synthetics such as steel, glass, carbon, and polypropylene to natural fibers such as cotton, sweet sorghum, oil palm, coir, jute, sisal, flax, bamboo, etc. Natural fibers are among the most accepted resources to reinforce composites because they are biodegradable, renewable and generally, have a less environmental impact than their synthetic counterparts. They have low density and specific mechanical properties comparable to fibers made of glass, making them materials with a good performance-price ratio. However, their high variability of properties and hydrophilic behavior can create issues when reinforcing a matrix. Chemical treatments are used to clean chemical compounds that do not contribute to the fiber strength and favor moisture absorption. After treatment, the fiber surface increases its roughness which enhances the interlocking within the composite. This thesis investigates the mechanical properties of Agave americana fibers obtained by beating and boiling the leaves. The fibers were subjected at 1%, 5%, and 20% NaOH concentrations over 0.5 hr, 1 hr, and 3 hr and tested to determine the tensile strength. The surfaces were also analyzed by scanning electron microscopy (SEM). After treatment, most of the fibers enhanced the tensile strength and strain and 1% NaOH concentration over 1 hr was chosen as the optimum condition. Then, fibers were treated at the optimum condition and added to the geopolymer mixture at different doses: 0.5%, 0.75%, and 1% by weight of fly ash. The geopolymers were tested at compressive, flexural, and splitting tensile loads at 7 days of age. The compressive strength increased by 12% at 0.75 (wt.%) and the modulus of elasticity in compression, 13% at 1% (wt.%). Also, the tensile strength increased by 36% at 1 (wt.%). However, the flexural strength decreased probably due to the fiber length. Still, further studies are needed to understand the influence of the fiber length on the mechanical properties of geopolymers. Finally, the SEM analysis was conducted to identify the fiber failure modes.Ítem Texto completo enlazado Obtención de quitosanas con peso molecular y grado de acetilación controlados(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-01-23) Sánchez Zárate, Luis Felipe Alberto; Nakamatsu Kuniyoshi, JavierLa quitina es un polisacárido estructural que se encuentra en algunos crustáceos, insectos, hongos y levaduras. La desacetilación de la quitina produce quitosana, la cual ha sido estudiada por su alto potencial en aplicaciones como el transporte de fármacos, la absorción de iones metálicos, membranas e ingeniería de tejidos. La quitosana es un copolímero lineal conformado por unidades N-acetil-D-glucosamina y D-glucosamina. Las propiedades fisicoquímicas y mecánicas de la quitosana están determinadas principalmente por tres parámetros: el grado de acetilación (DA) y el peso molecular (Mw). La gran mayoría de estudios reportados se han realizado con quitosanas extraídas de distintas fuentes y por diferentes métodos, por ello es de espera que cada una de estas quitosanas tengan diferentes DA y Mw, y con ello diferentes propiedades. Además, varios estudios no reportan todos los parámetros antes mencionados. Así, en algunos casos, se reportan diferencias en las propiedades con, por ejemplo, solubilidad, viscosidad y ángulo de contacto. Esto genera incongruencia en las propiedades reportadas sobre la quitosana. Por lo mencionado, es importante contar con muestras de quitosana a medida; es decir, con características estructurales conocidas y que se hayan determinado rigurosamente. En este trabajo se evaluaron métodos que permiten obtener estas quitosanas a medida, con Mw y DA específicos, este se realizó a partir de una quitosana de un DA igual a 10,6% y su posterior reacetilación con anhidrido acético en medio acuoso ácido y con cloruro de acetilo en un líquido iónico en los que se obtuvo valores de DA entre 28 y 89%. Además, se evaluaron formas para reducir el Mw de manera controlada con la aplicación de ultrasonido y la hidrolisis en medio ácido, en los que se obtuvo valores de Mw entre 131 y 1300 kDa. Estos dos parámetros mencionados se determinaron por espectroscopía de resonancia magnética nuclear, espectroscopía infrarroja, cromatografía de permeación en gel y viscosimetría capilar.