Research on the suitability of organosolv semi-chemical triticale fibers as reinforcement for recycled hdpe composites

The main objective of this research was to study the feasibility of incorporating organosolv semi-chemical triticale fibers as the reinforcing element in recycled high density polyethylene (HDPE). In the first step, triticale fibers were characterized in terms of chemical composition and compared with other biomass species (wheat, rye, softwood, and hardwood). Then, organosolv semi-chemical triticale fibers were prepared by the ethanolamine process. These fibers were characterized in terms of its yield, kappa number, fiber length/diameter ratio, fines, and viscosity; the obtained results were compared with those of eucalypt kraft pulp. In the second step, the prepared fibers were examined as a reinforcing element for recycled HDPE composites. Coupled and non-coupled HDPE composites were prepared and tested for tensile properties. Results showed that with the addition of the coupling agent maleated polyethylene (MAPE), the tensile properties of composites were significantly improved, as compared to non-coupled samples and the plain matrix. Furthermore, the influence of MAPE on the interfacial shear strength (IFSS) was studied. The contributions of both fibers and matrix to the composite strength were also studied. This was possible by the use of a numerical iterative method based on the Bowyer-Bader and Kelly-Tyson equations

Modificació de fibres de jute per l'elaboració de plàstics reforçats reciclables

El treball que s'ha dut a terme es centra en la recerca d'agents modificants per a fibres cel·lulòsiques capaços de reduir la polaritat de les funcions alcohol de la seva estructura per formació de funcions ester. Les fibres de jute se sotmeten a reacció en un sistema tancat provist d'atmòsfera de nitrogen a fi d'evitar reaccions laterals que no són del nostre interés.L'obtenció dels resultats perseguits està lligat a les condicions experimentals aplicades durant les reaccions. La influència de les diferents variables escollides facilitarà en major o menor grau la reacció entre les molècules d'agent d'acoblament i cel·lulosa vinculades. Una gran part de l'atenció es centrarà en l'estudi de l'etapa de modificació, sobretot en l'efectivitat dels reactius addicionats per la reacció amb els grups hidroxil. Un cop comparats els experiments realitzats tant amb clorur d'oleïl com amb anhídrid metacrílic, es conclou que la majoria de condicions provades permeten assolir valors de modificació prou significatius. L'excepció ve donada quan la temperatura utilitzada és de 20ºC, llavors les mateixes condicions que a una temperatura de 60ºC condueixen cap a resultats poc satisfactoris. La reactivitat per part dels dos agents d'acoblament utilitzats no ha estat la mateixa. Els resultats per condicions experimentals del mateix tipus han conduït cap a valors força diferents. Pel que fa a la determinació dels paràmetres òptims es conclou que les variables amb les que el grau de modificació millora considerablement són: una temperatura de 60ºC, 10% de catalitzador respecte la quantitat de clorur d'oleïl o anhídrid addicionada, relació OH reactiu estequiomètrica 1:1 i 40mL de solvent. Un cop modificada la fibra, se sotmet a reacció amb el monòmer estirè. Es comprova que el grau de polimerització segueix el valor de modificació prèviament obtingut, a menor quantitat de funcions alcohol lliures major interacció amb el monòmer estirè. Les propietats inicials de la fibra no es corresponen amb les obtingudes després del tractament, l'increment de la resistència a l'atac de microorganismes i a l'absorció d'humitat s'explica per una reducció de la presència de funcions alcohol polars i per la capa d'estirè polimeritzat per unió amb els dobles enllaços introduïts amb els agents d'acoblament. Pel que fa referència a les dues tècniques de caracterització més utilitzades, l'anàlisis elemental permet quantificar d'una manera precisa la reacció de la fibra amb els agents d'acoblament i la posterior reacció de la fibra modificada amb el monòmer estirè. La caracterització per espectroscopia d'infraroig permet comprovar qualitativament la reactivitat del clorur d'oleïl i qualitativament-quantitativament la de l'anhídrid metacrílic amb les funcions alcohol de la cel·lulosa present en les fibres de jute. Els pics més característics apareguts seran utilitzats per avaluar la reactivitat de la funció carbonílica del reactiu modificant amb l'estructura cel·lulòsica i del doble enllaç de la cel·lulosa modificada amb la matriu polimèrica.

Reforç d’un element estructural mitjançant l’adhesió de làmines de compòsits reforçats amb fibres (FRP)

Aquest treball final de carrera és un estudi del reforç d’un element estructural de formigó per mitjà de fibres FRP. Podem assimilar-lo a una guia pràctica per tal que un enginyer ambconeixements de construcció, pugui reforçar un membre que ha sofert danys produïts peraguantar càrregues, oscil·lacions, etc.per les que no havia estat dissenyat. El projecte conté teoria del FRP per tal de conèixer el material que utilitzarem pel nostre reforç, les normatives i prenormatives que s’utilitzen per fer el disseny, i un exemple pràctic de càlcul del reforç d’una biga sotmesa a flexió i el confinament d’un pilar, que són les dues opcions més utilitzades per reforçar amb FRP. El reforç d’estructures de formigó és el camp de la construcció on més ràpidament i amb major èxit s’estan aplicant els reforços amb FRP, degut a les propietats tant avantatjoses que presenten, entre altres, resistència a la corrosió i lleugeresa, que es tradueix en estalvi de transport i posada en obra

Reforç d’un element estructural mitjançant l’adhesió de làmines de compòsits reforçats amb fibres (FRP)

Aquest treball final de carrera és un estudi del reforç d’un element estructural de formigó per mitjà de fibres FRP. Podem assimilar-lo a una guia pràctica per tal que un enginyer amb coneixements de construcció, pugui reforçar un membre que ha sofert danys produïts per aguantar càrregues, oscil·lacions, etc.per les que no havia estat dissenyat. El projecte conté teoria del FRP per tal de conèixer el material que utilitzarem pel nostre reforç, les normatives i prenormatives que s’utilitzen per fer el disseny, i un exemple pràctic de càlcul del reforç d’una biga sotmesa a flexió i el confinament d’un pilar, que són les dues opcions més utilitzades per reforçar amb FRP. El reforç d’estructures de formigó és el camp de la construcció on més ràpidament i amb major èxit s’estan aplicant els reforços amb FRP, degut a les propietats tant avantatjoses que presenten, entre altres, resistència a la corrosió i lleugeresa, que es tradueix en estalvi de transport i posada en obra

Aplicacions i mecanisme de la reacció d'hidroesterificació d'olefines. Compatibilització fibramatriu en poliolefines reforçades amb fibra de pi

En la primera part del present treball es presenta la investigació duta a terme sobre la reacció d'hidroesterificació d'olefines. S'analitzen els factors que afecten la reactivitat i quimioselectivitat de les reaccions d'hidroesterificació i deuterioesterificació en sistemes catalítics basats en complexes de pal·ladi amb lligands auxiliars de tipus fosfina. Es presenta un estudi detallat del mecanisme catalític a través del qual tenen lloc aquestes reaccions. La determinació del mecanisme de reacció ha estat aplicada a la obtenció d'una versió enantioselectiva de la mateixa. En una segona part del treball s'han analitzat diversos sistemes de modificació superficial de fibres naturals i el seu efecte sobre la compatibilitat fibra - matriu en materials compòsits de matriu poliolefínica. S'han caracteritzat les propietats superficials de fibres de pi químicament modificades. Les fibres naturals modificades s'han utilitzat en la preparació de materials compòsits, les propietats mecàniques, tèrmiques i termomecàniques dels quals han estat caracteritzades i analitzades.

Analysis and Simulation of Transverse Random Fracture of Long Fibre Reinforced Composites

La present tesi proposa una metodología per a la simulació probabilística de la fallada de la matriu en materials compòsits reforçats amb fibres de carboni, basant-se en l'anàlisi de la distribució aleatòria de les fibres. En els primers capítols es revisa l'estat de l'art sobre modelització matemàtica de materials aleatoris, càlcul de propietats efectives i criteris de fallada transversal en materials compòsits. El primer pas en la metodologia proposada és la definició de la determinació del tamany mínim d'un Element de Volum Representatiu Estadístic (SRVE) . Aquesta determinació es du a terme analitzant el volum de fibra, les propietats elàstiques efectives, la condició de Hill, els estadístics de les components de tensió i defromació, la funció de densitat de probabilitat i les funcions estadístiques de distància entre fibres de models d'elements de la microestructura, de diferent tamany. Un cop s'ha determinat aquest tamany mínim, es comparen un model periòdic i un model aleatori, per constatar la magnitud de les diferències que s'hi observen. Es defineix, també, una metodologia per a l'anàlisi estadístic de la distribució de la fibra en el compòsit, a partir d'imatges digitals de la secció transversal. Aquest anàlisi s'aplica a quatre materials diferents. Finalment, es proposa un mètode computacional de dues escales per a simular la fallada transversal de làmines unidireccionals, que permet obtenir funcions de densitat de probabilitat per a les variables mecàniques. Es descriuen algunes aplicacions i possibilitats d'aquest mètode i es comparen els resultats obtinguts de la simulació amb valors experimentals.

Assessment of virtual design and manufacturing techniques for fibre reinforced composite materials

Virtual tools are commonly used nowadays to optimize product design and manufacturing process of fibre reinforced composite materials. The present work focuses on two areas of interest to forecast the part performance and the production process particularities. The first part proposes a multi-physical optimization tool to support the concept stage of a composite part. The strategy is based on the strategic handling of information and, through a single control parameter, is able to evaluate the effects of design variations throughout all these steps in parallel. The second part targets the resin infusion process and the impact of thermal effects. The numerical and experimental approach allowed the identificationof improvement opportunities regarding the implementation of algorithms in commercially available simulation software.

Elaboració de membranes de fibra buida modificades amb nanopartícules metàl·liques per aplicacions catalítiques

Investigación producida a partir de una estancia en la Université Paul Sabatier, Toulouse III - CNRS, entre 2007 y 2009. Durante los últimos años la investigación centrada en nuevos materiales de tamaño nanoscòpico (nanopartículas, quantum dots, nanotubos de carbono,...) ha experimentado un crecimiento considerable debido a las especiales propiedades de los "nanoobjetos" con respecto a magnetismo, catálisis, conductividad eléctrica, etc ... Sin embargo, hoy en día todavía existen pocas aplicaciones de las nanopartículas en temas medioambientales. Uno de los motivos de esta situación es la posible toxicidad de los nanoobjetos, pero existe también una dificultad tecnológica dado que las nanopartículas tienden a agregarse y es muy difícil manipularlas sin que pierdan sus propiedades especiales. Así, aunque la preparación de materiales catalíticos nanoestructurados es muy interesante, es necesario definir nuevas estrategias para prepararlos. Este proyecto de investigación tiene como objetivo principal la preparación de nuevas membranas catalíticas con nanopartículas metálicas en el interior para aplicaciones de tratamiento de agua. La innovación principal de este proyecto consiste en que las nanopartículas no son introducidas en la matriz polimérica una vez preformadas sino que se hacen crecer en el interior de la matriz polimérica mediante una síntesis intermatricial. El único requisito es que la matriz polimérica contenga grupos funcionales capaces de interaccionar con los precursores de las nanopartículas. Una vez finalizado el proyecto se puede afirmar que se han logrado parte de los objetivos planteados inicialmente. Concreamente ha quedado demostrado que se pueden sintetizar nanopartículas metálicas de metales nobles (platino y paladio) en membranas de fibra hueca de micro- y ultrafiltración siguiendo dos metodologías diferentes: modificación fotoquímica de polímeros y deposición de multicapas de polielectrolitos. Los nuevos materiales son efectivos en la catálisis de reducción de un compuesto modelo (4-nitrofenol con borohidruro de sodio) y, en general, los resultados han sido satisfactorios. Sin embargo, se ha puesto de manifiesto que el uso de un reactivo que genera hidrógeno gas en contacto con la solución acuosa dificulta enormemente la implementación de la reacción catalítica al ser el medio de la membrana una matriz porosa. Así, como conclusión principal se puede decir que se han encontrado las limitaciones de esta aproximación y se sugieren dos posibilidades de continuidad: la utilización de las membranas sintetizadas en contactores gas-líquido o bien el estudio y optimización del sistema de membrana en configuración de membranas planas, un objetivo más asequible dada su menor complejidad. Esta investigación se ha realizado en el seno del “Laboratoire de Génie Chimique” de Toulouse y del Departamento de Química de la Michigan State University y ha sido posible gracias a un proyecto financiado por la “Agence National pour la Recherce” y al programa PERMEANT entre el CNRS y la NSF.

Estudi sobre equalització electrònica per a sistemes de comunicació per fibra òptica

Estudi realitzat a partir d’una estada a Bell Labs (Lucent Technologies), New Jersey (Estats Units), entre el 15 de setembre de 2005 i el 15 de gener de 2006. Els sistemes de transmissió per fibra òptica fonamenten les principals xarxes de comunicacions. A mesura que la demanda d’ample de banda per usuari creixi, seran necessaris nous sistemes que siguin capaços de cobrir les necessitats a curt i llarg termini. La tecnologia dels sistemes òptics limita fortament la complexitat dels sistemes de transmissió / recepció en comparació, per exemple, als sistemes d’ones de ràdio. La tendència és la de dissenyar sistemes avançats amb detecció directa i mirar d’aplicar tècniques bàsiques de processat del senyal. Una d’aquestes tècniques és l’equalització electrònica, és a dir, fer ús de les tècniques de processament del senyal per tal de compensar la distorsió introduïda pel canal, deguda per una o diverses degradacions típiques: dispersió cromàtica, efectes no lineals, dispersió del mode de polarització (PMD) ... Dins d’un entorn comercial d’empresa, s’ha avaluat el funcionament dels sistemes d’equalització FFE-DFE aixi com MLSE en presència de dispersió cromàtica i/o dispersió del mode de polarització (PMD) en transmissions NRZ/RZ.

La devoció als sants eremites i la seva instrumentalització. Traducció en les arts plàstics del gòtic a Catalunya

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Centre d’Études Supérieures de Civilisation Médiévale de Poitiers, França, entre març i maig de 2007. La recerca s’enmarca en el desenvolupament la tesi “La devoció als sants eremites i la seva instrumentalització. Traducció en les arts plàstiques del gòtic a Catalunya”. S’ha investigat en tres línies. Primerament, sobre l’eremitisme i la santedat eremítica, la recerca es va centrar en consultar aquelles obres dedicades a l’eremitisme o a l’hagiografia. En segon i tercer lloc, sobre el culte als sants eremites i les representacions plàstiques gòtiques catalanes d’aquests, la recerca es va centrar especialment en sant Antoni Abat, per ser el sant eremita que gaudí de més culte durant la baixa Edat Mitjana a Catalunya. No obstant això, no s’han deixat de banda l’estudi d’altres sants eremites -com poden ser Maria Magdalena, Amador, Gil- per tal de poder establir possibles paral•lels i comparacions.

Anàlisi de Requeriments per un Model de Xarxa de Telecomunicacions amb aplicació des d'un Sistema d'Informació Geogràfica

La idea principal és crear un model d'una xarxa de telecomunicacions gestionable des d'un programari d'informació geogràfica (GIS). Es tracta de dissenyar una xarxa simple de fibra òptica similar a les que es fan per a la connexió directa de clients amb aquesta tecnologia.

Estudi de les propietats elàstiques i de fractura de teixits plans de fibra

L’estudi que es presenta parteix d’un projecte que es va començar adesenvolupar a la universitat de Girona per Silvia Castellano Garriga. El que espretén fer ara, és modificar alguns punts del projecte antic per millorar i ampliarels coneixement sobre els teixits plans de fibra. Els dos teixits plans que s’ estudien i s’ analitzen en aquest projecte són: la fibra de carboni amb resina de vinilester i la fibra de vidre amb resina epoxi. Per cadascun d’ ells es determinen les propietats elàstiques i les tensions

Caracterització de la fibra Henequén per ser utilitzada com a reforç en materials compostos

La generació massiva de residus plàstics constitueix actualment un gravíssim problemamediambiental. Una de les estratègies desenvolupades per pal•liar-lo consisteix en el reciclatge delsresidus plàstics i la seva posterior utilització en diferents aplicacions en sectors com la construcció.La incorporació de reforços en el material reciclat millora les seves propietats mecàniques. Unpossible reforç són les fibres d'origen vegetal o biofibres, que, a més de millorar tècnicament elproducte, presenten avantatges econòmics i ambientals. Les biofibres són un bon competidor contrales fibres reforçants tradicionals com la fibra de vidre ja que presenten un baix cost, baixa densitat i,per tant, bones propietats específiques, menys equip de processament, alta suavitat,biodegradabilitat i són ecològicament sostenibles, ja que es produeixen a partir de recursos naturals.En aquest treball es fan servir fibres provinents de la pinya de Henequén. Aquestes fibres són unsubproducte del procés per a l’obtenció del licor de Henequén i es volen fer servir com a reforç enmaterials compostos.Ja s’han fet estudis sobre la fibra de Henequén que creix a Mèxic. Aquest projecte s’emmarca dinsuna col•laboració entre la Universitat de Girona i la Universitat Cubana de Holguin, per tal d’estudiarla fibra de Henequén que creix a Cuba

Projecte desplegament d'una xarxa d'operador de fibra òptica al 22@ i a diverses ciutats del continent

En la primera fase s’interconnectarien a través d’un anell de fibra òptica tres hotels d’una mateixa cadena en l’àrea del 22@ de Barcelona. S’ofereixen els serveis de: intranet, telefonia IP amb interconnexió a la PSTN, videoconferència i internet. Utilitzem VLANs per gestionar la qualitat de servei i la seguretat. El nostre model teòric inclou estimacions de tràfic, comparativa de fabricants, valoració econòmica i diagrama de Gantt d’implantació. A més, ampliem la gamma de serveis amb una xarxa Wimax al 22@ en previsió de futur ús. I augmentem la disponibilitat del servei amb un enllaç ràdio dedicat de backup des d’un dels nodes cap a la torre de Collserola, en la banda dels 18GHz, amb antenes parabòliques. Hem fet càlculs d’atenuació. En la segona i successives fases s’amplia la xarxa de FO a nivell nacional i internacional per a treballar com a operador d’empreses, amb un acurat disseny i selecció dels aparells òptics.

Producció de biopolímers amb cultius bacterians mixtes. Comparació de tres reactors discontinus seqüencials (SBR) amb diferents condicions operacionals

La producció de biopolímers (polihidroxialcanoats (PHA) i substàncies polimèriques extracel·lulars (EPS)) a nivell industrial, resulta una nova àrea d’investigació que recull diverses disciplines, entre elles les Ciències Ambientals. Aquest projecte final de carrera amb el títol: “Producció de biopolímers amb cultius bacterians mixtes”, s’ha desenvolupat sota la supervisió de la directora de projecte Dra. María Eugenia Suárez Ojeda del Departament d’Enginyeria Química de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) i s’ha dut a terme per l’estudiant Jordi Pérez i Forner de la Llicenciatura de Ciències Ambientals, Facultat de Ciències de la UAB, en el Departament d’Enginyeria Química de la mateixa universitat. L’objectiu d’aquest projecte ha estat produir biopolímers simultàniament amb l’eliminació de fòsfor i matèria orgànica en aigües residuals per obtenir un residu final amb un alt valor afegit. Aquests biopolímers reuneixen les característiques necessàries per a poder competir amb els plàstics convencionals i així, reduir l’elevat consum del petroli i la generació de residus no biodegradables. En aquest projecte s’ha dut a terme la posta en marxa d’un reactor discontinu seqüencial (SBR) per a l’acumulació de biopolímers amb cultius bacterians mixtes. Diferents investigadors han estudiat que aquests tipus de cultius bacterians arriben a nivells de fins el 53-97% [Pijuan et al., 2009] de contingut de biopolímers a la biomassa, sometent als microorganismes a diferents situacions d’estrés ja sigui per dèficit de nutrients o per variacions en les fases de feast-famine (festí-fam). Durant el projecte, s’ha realitzat el monitoratge del reactor alimentat amb una aigua sintètica, elaborada en el laboratori, amb les característiques d’un aigua residual provinent de la industria làctica. S’ha sotmès als microorganismes a diferents condicions operacionals, una d’elles amb limitació de fòsfor com a nutrient i una tercera condició amb una variació a les fases feast-famine. D’altra banda, com a segon objectiu, s’ha analitzat el contingut de biopolímers a la biomassa de dos SBRs més, del grup de recerca Bio-GLS del Departament d’Enginyeria Química de la UAB, alimentats amb diferents fonts de carboni, glicerol i àcids grassos de cadena llarga (AGCLL), per observar les influències que té el tipus de substrat en l’acumulació de biopolímers. Els resultats obtinguts en la primera part d’aquest projecte han estat similars als resultats d’altres investigadors [Pijuan et al., 2009; Guerrero et al., 2012]. S’ha determinat que sotmetre als microorganismes a situacions d’estrés té un efecte directe pel que fa a l’acumulació de biopolímers. També s’ha observat com al mateix temps que acumulaven aquests compostos, els microorganismes desenvolupaven la seva tasca de depurar l’aigua residual, obtenint al final del cicle una aigua amb un baix contingut en matèria orgànica i altres contaminants com amoni i fòsfor, en aquest cas. En la segona part del projecte, s’ha observat com el tipus de substrat té un efecte directe pel que fa a l’acumulació de biopolímers i també a l’activitat metabòlica dels microorganismes. Per tant, s’ha conclòs que la producció de biopolímers mitjançant la depuració d’aigües residuals es una via d’investigació molt prometedora pel que fa als resultats obtinguts. Alhora que es tracta un residu, s’obté una producte residual amb un alt valor afegit que pot ser utilitzat per la producció de bioplàstics 100% biodegradables.