Estudio numérico y experimental del efecto de tamaño en modo mixto de los paneles de yeso laminado y lana de roca

Los paneles sándwich de yeso laminado y lana de roca presentan una abundante patología de fisuración debida a flechas excesivas de forjados. Existe, por tanto, la necesidad de avanzar en la simulación y predicción de comportamiento bajo solicitaciones de tracción y cortante de ese tipo de paneles, a pesar de que en las aplicaciones habituales no tienen responsabilidad estructural. El comportamiento de este material puede ser considerado cuasi-frágil, y en base a ello en este trabajo ha sido estudiado haciendo uso de modelos de fisura cohesiva, cuya aplicación a otros materiales cuasifrágiles, como el hormigón, ha aportado resultados muy satisfactorios. En esta comunicación se presenta el trabajo realizado para estudiar el efecto del tamaño del elemento de yeso laminado y lana de roca en su comportamiento mecánico-resistente. Para ello se diseñó una campaña de ensayos en modo mixto sobre probetas de diferente tamaño. Se han realizado ensayos de flexión en tres puntos en modo mixto de unas probetas entalladas, geométricamente similares y de diferente tamaño, obteniéndose las curvas carga-desplazamiento y cargaabertura de la boca de la entalla. Para simular numéricamente el comportamiento en fractura del panel en modo mixto se ha utilizado un modelo de elementos finitos con fisura embebida basado en la fisura cohesiva en el que se introducen como entrada los parámetros obtenidos a partir de la experimentación de trabajos anteriores, obteniéndose un buen ajuste. En función de estos resultados se analiza el efecto del tamaño en los paneles. Sandwich panels of laminated gypsum and rockwool have an abundant pathology of cracking due to excessive slabs deflection. Therefore, it is necessary to progress in the simulation and prediction of behaviour under tensile and shear load of such panels, although in typical applications have no structural responsability. The behaviour of this material may be considered quasi-brittle and, based on this idea, in this work has been studied using a cohesive crack model that has been applied to other quasi-brittle materials, such as concrete, and has provided very satisfactory results. This communication presents the work carried out to study the size effect of the specimen of plasterboard and rockwool in its mechanical and resistant behaviour. The authors designed an experimental campaign under mixed mode composed by testing specimens of different sizes. Assymetrical three-point bending tests have been performed on notched specimens, geometrically similar and of different size, to obtain load-displacement and load-crack moutn opening displacement curves. To numerically simulate the mixed-mode fracture behaviour of the panels we have used a finite element model with embedded crack, based on the cohesive crack model, using as input the experimental parameters obtained in previous work, obtaining a good adjustment. Based on these results we analyze the size effect of the panels

Estudio numérico y experimental del efecto de tamaño en modo mixto de los paneles de yeso laminado y lana de roca

Los paneles sándwich de yeso laminado y lana de roca presentan una abundante patología de fisuración debida a flechas excesivas de forjados. Existe, por tanto, la necesidad de avanzar en la simulación y predicción de comportamiento bajo solicitaciones de tracción y cortante de ese tipo de paneles, a pesar de que en las aplicaciones habituales no tienen responsabilidad estructural. El comportamiento de este material puede ser considerado cuasi-frágil, y en base a ello en este trabajo ha sido estudiado haciendo uso de modelos de fisura cohesiva, cuya aplicación a otros materiales cuasifrágiles, como el hormigón, ha aportado resultados muy satisfactorios. En esta comunicación se presenta el trabajo realizado para estudiar el efecto del tamaño del elemento de yeso laminado y lana de roca en su comportamiento mecánico-resistente. Para ello se diseñó una campaña de ensayos en modo mixto sobre probetas de diferente tamaño. Se han realizado ensayos de flexión en tres puntos en modo mixto de unas probetas entalladas, geométricamente similares y de diferente tamaño, obteniéndose las curvas carga-desplazamiento y cargaabertura de la boca de la entalla. Para simular numéricamente el comportamiento en fractura del panel en modo mixto se ha utilizado un modelo de elementos finitos con fisura embebida basado en la fisura cohesiva en el que se introducen como entrada los parámetros obtenidos a partir de la experimentación de trabajos anteriores, obteniéndose un buen ajuste. En función de estos resultados se analiza el efecto del tamaño en los paneles. Sandwich panels of laminated gypsum and rockwool have an abundant pathology of cracking due to excessive slabs deflection. Therefore, it is necessary to progress in the simulation and prediction of behaviour under tensile and shear load of such panels, although in typical applications have no structural responsability. The behaviour of this material may be considered quasi-brittle and, based on this idea, in this work has been studied using a cohesive crack model that has been applied to other quasi-brittle materials, such as concrete, and has provided very satisfactory results. This communication presents the work carried out to study the size effect of the specimen of plasterboard and rockwool in its mechanical and resistant behaviour. The authors designed an experimental campaign under mixed mode composed by testing specimens of different sizes. Assymetrical three-point bending tests have been performed on notched specimens, geometrically similar and of different size, to obtain load-displacement and load-crack moutn opening displacement curves. To numerically simulate the mixed-mode fracture behaviour of the panels we have used a finite element model with embedded crack, based on the cohesive crack model, using as input the experimental parameters obtained in previous work, obtaining a good adjustment. Based on these results we analyze the size effect of the panels.

Aplicación de la teoría de la elasticidad al estudio de la resistencia de frutos.

Para estudiar la resistencia de los frutos a la acción mecánica se han empleado frutos enteros, lo que puede hacerse aplicando la teoría de contacto de Hertz. Se han determinado el modulo de elasticidad aparente del albaricoque (4,1 a 12.105N/m2) melocotón (2,6 a 5,2.105 N/m2) y tomate (0,8 a 2,36.105 N/m2). En los ensayos de impacto, los valores calculados han resultado inferiores a los reales, pero siguen una evolución semejante. Se deduce que con ensayos sistemáticos de este tipo pueden hallarse las condiciones en que estos daños sean mínimos a lo largo del proceso de recolección y manipulación mecánicas.

Las propiedades físicas de los productos hortícolas en relación con su recolección y manipulación mecánicas.

Todo tipo de trabajos de investigación y desarrollo en el área de la mecanización de la recolección y manipulación de productos hortícolas requieren del conocimiento de las propiedades físicas de dichos productos. Las propiedades físicas más estudiadas hasta el momento incluyen aspectos tan variados y extensos como: fuerzas de desprendimiento y fuerzas de corte (primera fase de la recolección); parámetros físicos .como tamaño forma, peso específico, superficie externa, etc. (esenciales en las diversas fases de la manipulación y del almacenamiento) características de orientación, deslizamiento, y fricción (para el estudio del manejo de los productos); parámetros mecánicos elásticos y viscosos, de la parte carnosa de los frutos (para predecir la resistencia a los daños); absorbencia y reflectancia de las diversas radiaciones ( respuesta selectiva de diversos materiales); características aero-e hidrodinámicas para su utilización en sistemas de transporte y en corrientes fluidas); propiedades ligadas a la madurez y a la calidad: dureza de piel y carne, resistencia a la penetración, al esfuerzo cortante, etc. En los esfuerzos realizados por automatizar la tría y la clasificación de los productos cosechados, la reflexión de la luz en diversas zonas del espectro electromagnético es una de las propiedades que mayores posibilidades ofrece para resolver los diversos problemas planteados (diferencias de aspecto externo, defectos, etc.). Una de las consecuencias inevitables de la manipulación mecánica de los productos hortícolas es la aparición de daños en los mismos, que acarrean las consiguientes pérdidas económicas. Las principales causas de estos daños son compresiones e impactos contra elementos diversos, que causan magulladuras y roturas Se analizan, en base a referencias bibliográficas y a trabajos propios, cada uno de los aspectos arriba mencionados y se estudian algunos ejemplos de aplicación.

Daños por impacto en frutos : parámetros y métodos experimentales.

El estudio del impacto en frutos se realiza sobre la base de modelos mecánicos del impacto en sólidos; la naturaleza viscoelástica de los productos biológicos exige la utilización de modelos viscoelásticos, tanto en el caso del impacto como de las cargas estáticas. La respuesta de los frutos a la aplicación de cargas estáticas puede investigarse con métodos bien conocidos, aunque aun no tipificados de forma general; la respuesta a cargas dinámicas (impactos) requiere de métodos de ensayo y análisis específicos que han de ser investigados. El resultado de la aplicación de los impactos en frutos como la pera y la manzana es la aparición de magulladuras, cuya naturaleza y desarrollo exige mayores estudios.

Impacto mecánico en frutos. Determinación de la resistencia a la magulladura y de la textura en variedades de pera y manzana.

Se presenta un completo sistema de detecci6n para el estudio de IDS impactos sobre frutas y hortalizas. Se han ensayado» durante un periodo de 10 a 12 semanas de almacenamiento en cámara frigorífica y de maduraci6n, tres variedades de peras: Blanquilla, Limonera y Decana de Comice y dos de manzanas: Golden Delicious y Starking. Los impactos se realizaron con un indentador de 50.6 g con cabeza de acero esférica de 19 mm de diámetro. Las alturas ensayadas fueron de 2 a 12 cm de dos en dos y uno complementario a 20 cm sobre cada fruto. La magulladura resultante se midió. y se observó cuidadosamente su estructura. Como método de análisis estadístico se utilizó el factorial de correspondencias-Los parámetros mecánicos y la magulladura resultado de un impacto se pueden clasificar en tres categorías, en función de su correlación con la energía (altura) del impacto o con la textura de los frutos. Se han establecido los principios técnicos para el diseño de un mecanismo no destructivo de detección de la madurez de estos frutos.

Control de la madurez en frutos por medio de ensayos de impacto.

En anteriores trabajos se ha observado que la respuesta de los frutos a un impacto mecánico está muy influida por su estado de madurez. Se realizaron ensayos de impacto sobre peras cv. Limonera, a lo largo de 12 semanas de conservación frigorífica y de maduración controlada. El impacto desde 4 cm de altura (equivalente a 0,02 J) resulta no destructivo y puede utilizarse para la determinación del estado de madurez de estos frutos. Por métodos de regresión lineal múltiple sobre los 15 para metros del impacto más representativos se obtienen buenas p r e dicciones de la madurez, representada por la fuerza de corte de probetas de pulpa, FC (N).

Bases del diseño de un dispositivo para la evaluación no destructiva de la textura en frutos y hortalizas.

Se estudia la utilidad de un dispositivo para la determinación objetiva de la textura, en su aspecto mecánico, de frutos en movimiento en una posible línea de clasificación. Se establecen las especificaciones del funcionamiento del posible dispositivo para su diseño, así como los aspectos del mismo que han de ser aún estudiados para los diversos frutos de interés.

Daños mecánicos en frutos de manzanas del cv. "Golden Delicious" tratadas con calcio.

Se han realizado tres ensayos con manzanas del cv. "Golden Delicious" procedentes de Lérida que diferían en sus tratamientos de calcio, siempre manteniendo un testigo sin tratar. En un primer ensayo se comparan manzanas tratadas con no tratadas; en el segundo se comparan manzanas tratadas en pre y post cosecha y en un tercero se comparan tratamientos en precosecha con CaCl2 y quelatos. Todos los frutos han sido sometidos a ensayos de impacto, corte y penetración. Se discute la posibilidad de que estos tratamientos mejoren la resistencia a los daños y la calidad.

Determinación espectrofotométrica de la evolución del color de frutos durante la maduración post-recolección.

Se busca con este objetivos basados en variación presentan a lo de frutos. trabajo la obtención de criterios acuellas longitudes de onda que más largo de la maduración post-recolección Se ha seguido la ¡evolución de dos variedades de pera ("Blanquilla" y "Decana de Comice") y dos de manzana ("Golden Delicious" y "Starking") durante el periodo de maduración post recolección. Se han tomado muestras periódicas de cinco frutos de cada variedad y de cada uno de ellos, sobre la piel, se ha obtenido una curva espectrofotométrica y otra de su primera derivada mediante un espectrofotómetro Perkin-Elmer 555 dotado de una esfera integradora. El espectro estudiado abarca desde 340 hasta 800 nanómetros, es decir, el visible. Las curvas obtenidas han sido sometidas a tratamiento estadístico y a partir de los resultados derivados del mismo se han elegido un grupo de longitudes de onda para someterlas a análisis discriminante. A partir del mismo se establecen los criterios que mejor discriminan la variación de los frutos a lo largo de la maduración, toara cada variedad ensayada.

Efectos de las características de la piel y pulpa sobre la respuesta al impacto y la magulladura en frutos de pepita en relación con factores de cultivo.

Los factores de cultivo tienen una influencia significativa en las características de la piel y pulpa de frutos de pepita. La susceptibilidad a magulladura aumenta con posteriores fechas de recolección y disminuye al aumentar la firmeza de la pulpa.

Susceptibilidad a magulladuras en frutos de pepita bajo distintas cargas y condiciones de almacenamiento.

Se han analizado muestras de manzanas Golden y Granny Smith y de peras Conferencia y Decana del Comicio. Se ha apreciado una considerable influencia de las condiciones de almacenamiento sobre las peras pero no en las variedades de manzana. Todos estos efectos pueden ser cuantificados a fin de describir, matemáticamente, el comportamiento de especies y variedades.

Estimación de daños por magulladura en el manejo de fruta mediante frutos electrónicos.

Los dados por magulladura son una de las principales causas de pérdida de calidad en frutos de pepita. En la actualidad existen dispositivos ("frutos electrónicos") que se introducen en cualquier operación de manejo como un fruto más y proporcionan información sobre los impactos que la fruta recibe en el proceso.

Cuantificación de la susceptibilidad a magulladura en frutos de hueso en términos probabilísticos.

El objetivo de este estudio es definir una magnitud que caracterice la susceptibilidad a daños mecánicos en frutos de hueso (melocotón cv. Caterina y Sudanell y albaricoque cv Búlida y Pepito). La aparición de magulladura en frutos de hueso está más relacionada con la deformación máxima alcanzada durante una carga de compresión (indicativo de su respuesta mecánica) que con el nivel de carga (fuerza) en sí mismo. La aparición de magulladura va acompañada de elevadas superficies de daño lo que hace que los frutos al magullarse queden directamente fuera del rango de aceptación comunitario (0.5cm2). Este hecho indica la necesidad de caracterizar la susceptibilidad a magulladura como probabilidad de daño. Este estudio indica la posibilidad de establecer la probabilidad de daño mediante la combinación de la respuesta mecánica del fruto (deformación máxima) y el nivel de carga (fuerza). Asimismo la respuesta mecánica se puede establecer instrumentalmente mediante la "dureza al tacto" y la tipología de comportamiento reológico.

Análisis de elementos mecánicos para reducir daños a la fruta en líneas de manipulación.

En una línea experimental de manipulación de fruta, diseñada e instalada en el Departamento de Ingeniería Rural de la Universidad Politécnica de Madrid, fue estudiado el diseño correcto de la estructura de las cintas transportadoras y la regulación y eficacia de elementos deceleradores (cepillo y cortina), con el objetivo de reducir el daño infringido a la fruta, utilizando dos frutos electrónicos IS 100 (8.8 cm Ø y 6.2 cm Ø). Los resultados mostraron que las intensidades de impacto registradas por los frutos electrónicos en los puntos de transferencia pueden ser reducidas (hasta un 53%) utilizando elementos deceleradores bien regulados. El tamaño de la fruta a manipular y el diseño del punto de transferencia deben ser analizados para llevar a cabo una correcta regulación del elemento decelerador. Por otro lado, la ubicación de rodillos estructurales bajo cintas transportadoras en los puntos de transferencia debe ser evitada con el fin de reducir la intensidad del impacto recibido por la fruta.