Estudio y proyecto de planta de tratamiento mecánico-biológico de RSU de acuerdo con la nueva normativa comunitaria

[ES]En el presente trabajo se llevará a cabo un análisis de los aspectos que se deben contemplar a la hora de realizar una planta de tratamiento mecánico biológico. Unido a la descripción del proceso, se dedicará parte del trabajo a estudiar el tratamiento de los olores que se generaran en las instalaciones. Se analizarán las distintas alternativas existentes para el desarrollo del proceso, viendo los distintos equipos que pueden estar implicados en el tratamiento mecánico y las diferentes posibilidades en el tratamiento biológico. A modo de justificación de estas instalaciones se describirán las ventajas ambientales y económicas del método propuesto. Además se realizará un estudio preliminar para la construcción de una planta diseñada para tratar los residuos generados por una determinada comunidad.

Evaluación del herbicida Benfuresate en el control de coyolillo Cyperus rotundus L. en el cultivo de ajonjolí Sesamum indicum L. variedad rama precoz en Nicaragua

Durante los meses de Enero a Abril de 1989, bajo condiciones de riego por pivote central, en un suelo franco arenoso, con pH 7.0, se realizó un experimento con el propósito de evaluar el herbicida BENFURESATE, aplicado en pre-siembra incorporado en el cultivo de ajonjolí una semana antes de la siembra, en la localidad de la finca "Praga", los Brasiles, Managua. Se utilizó la variedad de ciclo corto "rama precoz", en un diseño de bloques completos al azar, con 4 repeticiones y 6 tratamientos: 0.85 Kg/Ha i.a., 1.28 Kg/ha i.a., 1.71 Kg/Ha i.a., 2.28 Kg/Ha i.a.., control mecánico durante 5 semanas consecutivas y el testigo absoluto siempre enmalezado. En cuanto a rendimiento, se encontró que e1 tratamiento mecánico obtuvo los mayores rendimientos con 480.2 Kg/Ha de ajonjolí. El porcentaje de reducción del rendimiento de los otros tratamientos con respecto al mecánico fue el siguiente: 1.71 Kg/Ha i.a. con 31.1%, 2.28 Kg/Ha i.a. con 38.3%, 1.28 Kg/Ha i.a. con 40.4%, 0.85 Kg/i.a. con 60.2% y el tratamiento siempre enmalezado con 77.8%. Con respecto al peso seco de Cyperus rotundus L. al final del ciclo del cultivo de ajonjolí (a los 86 días después de la aplicación), el tratamiento 0.85 Kg/Ha í.a. obtuvo 49.7% de control, el tratamiento 1.28 Kg/Ha i.a. con 57.5% de control, el control mecánico con 70.5% de control, el tratamiento 1.71 Kg/Ha i.a. con 75.5% de control y el tratamiento 2.28 Kg/Ha i.a. con 77.4% de control sobre C. rotundus L., todos con respecto al tratamiento siempre enmalezado el cual alcanzo un peso seco de 10,554.4 Kg/Ha a 20 cm de profundidad.

Evaluacion de metodos para el manejo de malezas que afectan al cultivo de cebolla (Allium cepa L.) variedad Yellow Granex PRR., en el Valle de Sebaco, Matagalpa

Con el propósito de evaluar la eficiencia de diferentes métodos de manejo de malezas en el cultivo de cebolla ( Allium cepa L . ), se realizó un ensayo en la época seca de 2006 en el Centro Experimental del Valle de Sébaco, ubicado en San Isidro, Matagalpa, Nicaragua. Se estudiaron seis tratamientos: pendimentalin, metolachlor, Testigo Absoluto, Mecánico, oxifluorfen mas fluazifop p-butil y Mecánico más oxifluorfen. Se utilizó un diseño de Bloques Completos al Azar (BCA) con cuatro repeticiones. Las variables evaluadas fueron densidad de malezas por grupos, peso fresco de malezas y biomasa de las malezas y rendimiento de bulbos por categorías. Para el análisis de la información se utilizó el programa estadístico SAS, se realizaron análisis de varianza y prueba de separación de medias según Tukey al 5 % de margen de error. Se realizó un análisis exploratorio de los datos, para determinar normalidad y homogeneidad de varianza. En casos cuando estas premisas no se cumplieron, se utilizaron pruebas no paramétricas (prueba de Friedman). Los resultados agronómicos fueron sometidos a un análisis de presupuesto parcial, para determinar el tratamiento con mayor beneficio económico. El mejor comportamiento en la reducción de la abundancia de malezas, y mejor rendimiento de bulbo de cebolla, se obtuvo en el tratamiento Mecánico. Este tratamiento redujo la abundancia de malezas en un 82 por ciento en comparación con el testigo absoluto, además de presentar el mejor rendimiento de bulbo. El tratamiento seis (Mecánico mas oxifluorfen) presentó el segundo mejor rendimiento a pesar de que la densidad de malezas fue superior al tratamiento mecánico. El tratamiento mecánico mas oxifluorfen redujo la abundancia de malezas en un 48 por ciento en comparación con el testigo absoluto. El mayor beneficio económico se obtuvo con la utilización de metolachlor, sin embargo, la inversión económica para la utilización de control mecánico más oxifluorfen, resulta beneficioso ya que permite obtener un beneficio adicional con una baja inversion

Control de malezas en el cultivo de la soya (Glycine max L. Merril) variedad (Biloxi y hardee) 69-341

En el Centro Experimental Agropecuario La Calera, Managua, Nicaragua, se estableció en siembra de agosto a noviembre de 1976, un ensayo para determinar el tratamiento mas efectivo y rentable en el control de las malezas del cultivo de la soya (Glycine max L. Merril). Se escogió la variedad (Biloxi x Hardee) 69-341 de crecimiento determinado y ciclo vegetativo intermedio de 90-100 días. Los tratamientos que se evaluaron fueron los siguientes: Alachlor, Metribuzin, Linuron, Trifluralina, Alachlor + Metribuzin, Alachlor + Linuron, Alachlor + Trifluralina, Metribuzin + Lanuron, Metribuzin + Trifluralina, Linuron + Trifluralina en dosis de 2049,5 ml, 497,70 g, 966,00 g, 533,75 ml, 1024,75 ml + 248,85 g, 1024,75 ml + 483,00 g, 1024,75 ml + 266,87 ml, 248,85 g + 483,00 g, 248,85 g + 266,87 ml y 483,00 g, + 266,87 ml, por hectárea respectivamente, usando como comparadores un tratamiento mecánico y un testigo absoluto. Los tratamientos fueron distribuidos en un diseño de bloques completos al azar, con cuatro repeticiones. La parcela experimental consto de ocho surcos de cinco metros de largo, espaciados a cincuenta centímetros entre si y a 2,50 centímetros entre planta, correspondiendo a la parcela útil los cuatro surcos centrales a los cuales se les elimino 50,0 centímetros en cada extremo. El análisis de varianza practicado en los rendimientos de granos y en los porcentajes de control de malezas determino diferencia altamente significativa entre tratamientos al nivel de 0,01 de probabilidad de error. La mezcla de Alachlor + Metribuzin fue el tratamiento herbicida que ejerció el mayor control sobre gramíneas y hojas ancha, con 97,00 por ciento de control hasta los 60 días de emergida la soya. Los tratamientos Metribuzin, Metribuzin + Trifluralina y Alachlor fueron estadisticamente igual al nivel del 0,05 de probabilidad de error con: 74,00; 72,00 y 71;00 por ciento. Los tratamientos que menor porcentaje de control de malezas ejercieron hasta los 60 dias fueron Linuron y Linuron + Trifluralina con 34.00 por ciento. Los mayores rendimientos significativos de grano de soya, se lograron con: testigo mecanico, Alachlor + Metribuzin, Alachlor, y Alachlor + Linuron obteniendo 2,539.00, 2.294.00, 2.279.00 y 2.194.00 kilogramos por hectárea respectivamente. Los menores rendimientos correspondieron a: Trifluralina con 1,103.00 hectarea y testigo absoluto con 844.00 por hectarea. El analisis economico de los rendimientos por tratamiento, revelo que los mayores ingresos netos se obtuvieron con: testigo mecánico, Alachlor + Metribuzin, y Alachlor y Alachlor + Linuron de: 1,945.22, 1,800.12, 1,771.87 y 1,668.31 córdobas por hectárea respectivamente, pero la mayor relación beneficio-costo se logro con los tratamientos Alachlor, Alachlor + Metribuzin, testigo mecánico y Alachlor + Linuron, con 2.31, 2.30, 2.23 y 2.21 respectivamente.

Comprobación de procedimientos para mejorar el comportamiento a fatiga de componentes de suspensiones de automóviles.

[ES]Se trata de estudiar y comparar dos tratamientos mecánicos superficiales, el Shot-Peening y el Low Plasticity Ball Burnishing, mediante ensayos y un estudio de los resultados obtenidos, para determinar cuál resulta más adecuado para mejorar el comportamiento a fatiga de los elementos de suspensiones de automóvil.

Efecto de densidades de siembra y frecuencias de control mecánico de malezas, sobre la dinámica de las malezas y el crecimiento y rendimiento del frijol común (Phaseolus vulgaris L.) Var. Rev. 84

El experimento fue realizado durante la postrera de 1993, en la finca experimental La Compañía, San Marcos, Carazo; perteneciente al Instituto Nicaragüense de tecnología Agropecuaria (INTA). Este estudio fue establecido con el objetivo de evaluar el efecto de diferentes densidades de plantas y formas de control de maleza, sobre el crecimiento, y rendimiento de frijol común (Phaseolus vulgaris I.), la cenosis de las malezas y evaluar la rentabilidad de los tratamiento en estudio. El diseño utilizado fue un Bloques Completos al Azor, en arreglo factorial, con cuatro repeticiones. Los factores evaluados fueron: densidad de siembra, siendo estas: densidad alta (400 000 plantas/ha), densidad media (300 000 plantas/ha) y densidad baja (200 000 plantas/ha) y formas de control de malezas, donde se utilizaron tres tratamientos: Enmalezado (sin control), período crítico (control mecánico a los 21 dds) y limpia periódica (controles mecánicos a los 14, 28, 42 y 56 dds). Los resultados obtenidos se pueden sintetizar de lo forma siguiente: no existió un efecto significativo de las diferentes densidades de plantas sobre la abundancia y la cobertura de las malezas, sin embargo La densidad alta presento el menor peso seco de malezas, evidenciándose el efecto de este tratamiento sobre el desarrollo de las mismas. Respecto a los controles de maleza, el control durante el período crítico y limpia periódica ejercieron un excelente control de malezas, reduciendo grandemente la abundancia y dominancia de las malezas. El número de vainas por planta disminuye conforme se aumenta la densidad de siembra, sin embargo el comportamiento de la población por unidad de oreo es opuesto, ya que a mayor densidad, el rendimiento del cultivo es superior. El tratamiento con mejor rentabilidad es el tratamiento con densidad alta, sin embargo la diferencia es mínima con respecto a las restantes densidades. De los tratamiento con control de maleza, el tratamiento limpia periódica es el que muestra mejores resultados, si analizamos la tasa de retorno marginal, sin embargo es suficiente un único control de malezas durante los períodos de mayor susceptibilidad del frijol común al efecto de las malezas

Efecto de distancias de siembra y frecuencia de control mecánico de malezas, sobre la dinámica de las malezas y el crecimiento y rendimiento del frijol común (Phaseolus vulgaris L.)

Este experimento fue realizado en la época de postrera de 1993, en la estación experimental La Compañía, ubicada en el municipio de San Marcos, Carazo, con el propósito de determinar el efecto de tres distancias de siembra y frecuencias de control mecánico de malezas sobre la cenosis de las malezas y el crecimiento y rendimiento del frijol común (Phaseolus vulgaris L.), variedad Revolución 84. Los factores en estudio fueron: a) distancia de siembra (0.20 m., 0.40 m. y 0.60 m.) y b) frecuencias de control mecánico de malezas (enmalezado, control durante el período crítico (21 días después de la siembra) y limpia periódica (15, 21 y 28 días después de la siembra). En los resultados se presentan los efectos principales de cada uno de los factores, ya que no se encontró interacciones entre factores. Los resultados se resumen de la siguiente manera: referente a abundancia de individuos de malezas a los 28, 42 y 56 días después de la siembra, se observó menor abundancia y biomasa de malezas en el control limpia periódica. Se determinaron como especies más abundantes y dominantes las siguientes: Melanthera aspera (Jacq) Rich, et Spreng. Melampodium divaricatum (Rich.) DC y Bidens pilosa L. En cuanto a los componentes del rendimiento, se determinó mayor número de plantas en el control periodo crítico, y en distanciamiento de 0.40 m., seguido del control limpia periódica y distanciamiento de 0.20 m. El mayor número de vainas por planta, granos por vaina y los mayores rendimientos se presentaron en el control limpia periódica y en la distancia de 0.40 m. El tratamiento con mejor rentabilidad fue el control durante el periodo crítico y la distancia de siembra de 0.40 m.

Efecto de tratamiento de semilla sobre la incidencia de tizón común (Xanthomonas campestris p.v. phaseoli) en frijol (Phaseolus vulgaris L.)

En las pruebas de calidad de semilla, ocho diferentes variedades de frijol común colectadas de una parcela experimental infectada por tizón común mostraron la presencia de Xanthomonas campestri pv. Phaseoli . Las variedades Revolución 799ª, Revolución 79 y Revolución 84 mostraron menos grado de infección bacteriana mientras las variedades ICA-PIJAO, Honduras -46, Revolución 81 y Revolución 85 mostraron alto grado de infección: El grado de infección bacteriana en las semillas afecto adversamente su capacidad germinativa: los tratamientos físicos como Agua caliente (50º C) por 10,15 y 20 minutos y tratamientos químicos como Agrimicia (100 y 200 ppm), Formalina 5% y Sulfato de cobre 200 ppm no mostraron ser efectivos para reducir el grado de infección significativamente: Los mismos tratamientos aplicados a la semilla infectada no resultaron efectivos para reducir el grado de infección significativamente: Los mismos tratamientos aplicados a la semilla infectada no resultaron efectivos para reducir la severidad de tizón común en el campo donde las condiciones climáticas eran favorables para l desarrollo de la enfermedad y se realizó control mecánico de malezas: La alta severidad de tizón común registrada durante el ciclo trajo como consecuencia rendimientos muy por debajo del rendimiento potencial: La obtención de sillas de los campos libres o con baja incidencia de tizón común es la única práctica que puede asegurar semillas libre de este patógeno y por lo tanto una buena cosecha.

Cuantificación del daño mecánico y la uniformidad de distribución de la semilla de soja (Glycine max (L) Merr.) mediante dos sistemas de dosificación

p.7-12

Comportamiento mecánico y microestructural de aceros doble fase

Tesis (Doctor en Ingeniería de Materiales) U.A.N.L.

Tratamiento de superficie de las restauraciones de porcelana feldespática y su implicancia en la propagación de las fallas estructurales propias del material

Durante el proceso de elaboración de las porcelanas feldespáticas se producen en su interior micro rajaduras las cuales se propagan a través de la matriz vítrea aumentando la fragilidad del material cuando se lo expone a los esfuerzos mecánicos. Las restauraciones rígidas de porcelanas feldespáticas son sometidas a distintos tratamientos en su superficie para aumentar la adhesión a las estructuras dentarias cuando son cementadas. Estos tratamientos son acondicionamiento con ácido fluorhídrico y microarenado. Objetivos de este trabajo: 1. Evaluar la resistencia flexural de este material mediante ensayo mecánico en máquina Instron, previo tratamiento en su superficie con ácido fluorhídrico y microarenado. 2. Observar al MEB las alteraciones de superficie producidas por el microarenado y el ácido fluorhídrico. Los resultados obtenidos demostraron que el tratamiento de microarenado produjo una reducción de la resistencia flexural. El MEB confirmó la presencia de mayor cantidad de microgrietas que podrían ser responsables de la disminución de la resistencia flexural.

Tratamiento consistente de restricciones e impacto en dinámica de sistemas multicuerpo

Esta tesis está enmarcada en el estudio de diferentes procedimientos numéricos para resolver la dinámica de un sistema multicuerpo sometido a restricciones e impacto, que puede estar compuesto por sólidos rígidos y deformables conectados entre sí por diversos tipos de uniones. Dentro de los métodos numéricos analizados se presta un especial interés a los métodos consistentes, los cuales tienen por objetivo que la energía calculada en cada paso de tiempo, para un sistema mecánico, tenga una evolución coherente con el comportamiento teórico de la energía. En otras palabras, un método consistente mantiene constante la energía total en un problema conservativo, y en presencia de fuerzas disipativas proporciona un decremento positivo de la energía total. En esta línea se desarrolla un algoritmo numérico consistente con la energía total para resolver las ecuaciones de la dinámica de un sistema multicuerpo. Como parte de este algoritmo se formulan energéticamente consistentes las restricciones y el contacto empleando multiplicadores de Lagrange, penalización y Lagrange aumentado. Se propone también un método para el contacto con sólidos rígidos representados mediante superficies implícitas, basado en una restricción regularizada que se adaptada adecuadamente para el cumplimiento exacto de la restricción de contacto y para ser consistente con la conservación de la energía total. En este contexto se estudian dos enfoques: uno para el contacto elástico puro (sin deformación) formulado con penalización y Lagrange aumentado; y otro basado en un modelo constitutivo para el contacto con penetración. En el segundo enfoque se usa un potencial de penalización que, en ausencia de componentes disipativas, restaura la energía almacenada en el contacto y disipa energía de forma consistente con el modelo continuo cuando las componentes de amortiguamiento y fricción son consideradas. This thesis focuses on the study of several numerical procedures used to solve the dynamics of a multibody system subjected to constraints and impact. The system may be composed by rigid and deformable bodies connected by different types of joints. Within this framework, special attention is paid to consistent methods, which preserve the theoretical behavior of the energy at each time step. In other words, a consistent method keeps the total energy constant in a conservative problem, and provides a positive decrease in the total energy when dissipative forces are present. A numerical algorithm has been developed for solving the dynamical equations of multibody systems, which is energetically consistent. Energetic consistency in contacts and constraints is formulated using Lagrange multipliers, penalty and augmented Lagrange methods. A contact methodology is proposed for rigid bodies with a boundary represented by implicit surfaces. The method is based on a suitable regularized constraint formulation, adapted both to fulfill exactly the contact constraint, and to be consistent with the conservation of the total energy. In this context two different approaches are studied: the first applied to pure elastic contact (without deformation), formulated with penalty and augmented Lagrange; and a second one based on a constitutive model for contact with penetration. In this second approach, a penalty potential is used in the constitutive model, that restores the energy stored in the contact when no dissipative effects are present. On the other hand, the energy is dissipated consistently with the continuous model when friction and damping are considered.

Comportamiento mecánico de nuevas aleaciones de wolframio en función de la temperatura

La presente memoria de tesis tiene como objetivo principal la caracterización mecánica en función de la temperatura de nueve aleaciones de wolframio con contenidos diferentes en titanio, vanadio, itria y lantana. Las aleaciones estudiadas son las siguientes: W-0.5%Y2O3, W-2%Ti, W-2% Ti-0.5% Y2O3, W-4% Ti-0.5% Y2O3, W-2%V, W- 2%Vmix, W-4%V, W-1%La2O3 and W-4%V-1%La2O3. Todos ellos, además del wolframio puro se fabrican mediante compresión isostática en caliente (HIP) y son suministradas por la Universidad Carlos III de Madrid. La investigación se desarrolla a través de un estudio sistemático basado en ensayos físicos y mecánicos, así como el análisis post mortem de las muestras ensayadas. Para realizar dicha caracterización mecánica se aplican diferentes ensayos mecánicos, la mayoría de ellos realizados en el intervalo de temperatura de 25 a 1000 º C. Los ensayos de caracterización que se llevan a cabo son: • Densidad • Dureza Vicker • Módulo de elasticidad y su evolución con la temperatura • Límite elástico o resistencia a la flexión máxima, y su evolución con la temperatura • Resistencia a la fractura y su comportamiento con la temperatura. • Análisis microestructural • Análisis fractográfico • Análisis de la relación microestructura-comportamiento macroscópico. El estudio comienza con una introducción acerca de los sistemas en los que estos materiales son candidatos para su aplicación, para comprender las condiciones a las que los materiales serán expuestos. En este caso, el componente que determina las condiciones es el Divertor del reactor de energía de fusión por confinamiento magnético. Parece obvio que su uso en los componentes del reactor de fusión, más exactamente como materiales de cara al plasma (Plasma Facing Components o PFC), hace que estas aleaciones trabajen bajo condiciones de irradiación de neutrones. Además, el hecho de que sean materiales nuevos hace necesario un estudio previo de las características básicas que garantice los requisitos mínimos antes de realizar un estudio más complejo. Esto constituye la principal motivación de la presente investigación. La actual crisis energética ha llevado a aunar esfuerzos en el desarrollo de nuevos materiales, técnicas y dispositivos para la aplicación en la industria de la energía nuclear. El desarrollo de las técnicas de producción de aleaciones de wolframio, con un punto de fusión muy alto, requiere el uso de precursores de sinterizado para lograr densificaciones más altas y por lo tanto mejores propiedades mecánicas. Este es el propósito de la adición de titanio y vanadio en estas aleaciones. Sin embargo, uno de los principales problemas de la utilización de wolframio como material estructural es su alta temperatura de transición dúctil-frágil. Esta temperatura es característica de materiales metálicos con estructura cúbica centrada en el cuerpo y depende de varios factores metalúrgicos. El proceso de recristalización aumenta esta temperatura de transición. Los PFC tienen temperaturas muy altas de servicio, lo que facilita la recristalización del metal. Con el fin de retrasar este proceso, se dispersan partículas insolubles en el material permitiendo temperaturas de servicio más altas. Hasta ahora se ha utilizado óxidos de torio, lantano e itrio como partículas dispersas. Para entender cómo los contenidos en algunos elementos y partículas de óxido afectan a las propiedades de wolframio se estudian las aleaciones binarias de wolframio en comparación con el wolframio puro. A su vez estas aleaciones binarias se utilizan como material de referencia para entender el comportamiento de las aleaciones ternarias. Dada la estrecha relación entre las propiedades del material, la estructura y proceso de fabricación, el estudio se completa con un análisis fractográfico y micrográfico. El análisis fractográfico puede mostrar los mecanismos que están implicados en el proceso de fractura del material. Por otro lado, el estudio micrográfico ayudará a entender este comportamiento a través de la identificación de las posibles fases presentes. La medida del tamaño de grano es una parte de la caracterización microestructural. En esta investigación, la medida del tamaño de grano se llevó a cabo por ataque químico selectivo para revelar el límite de grano en las muestras preparadas. Posteriormente las micrografías fueron sometidas a tratamiento y análisis de imágenes. El documento termina con una discusión de los resultados y la compilación de las conclusiones más importantes que se alcanzan después del estudio. Actualmente, el desarrollo de nuevos materiales para aplicación en los componentes de cara al plasma continúa. El estudio de estos materiales ayudará a completar una base de datos de características que permita hacer una selección de ellos más fiable. The main goal of this dissertation is the mechanical characterization as a function of temperature of nine tungsten alloys containing different amounts of titanium, vanadium and yttrium and lanthanum oxide. The alloys under study were the following ones: W-0.5%Y2O3, W-2%Ti, W-2% Ti-0.5% Y2O3, W-4% Ti-0.5% Y2O3, W-2%V, W- 2%Vmix, W-4%V, W-1%La2O3 and W-4%V-1%La2O3. All of them, besides pure tungsten, were manufactured using a Hot Isostatic Pressing (HIP) process and they were supplied by the Universidad Carlos III de Madrid. The research was carried out through a systematic study based on physical and mechanical tests as well as the post mortem analysis of tested samples. Diverse mechanical tests were applied to perform this characterization; most of them were conducted at temperatures in the range 25-1000 ºC. The following characterization tests were performed: • Density • Vickers hardness • Elastic modulus • Yield strength or ultimate bending strength, and their evolution with temperature • Fracture toughness and its temperature behavior • Microstructural analysis • Fractographical analysis • Microstructure-macroscopic relationship analysis This study begins with an introduction regarding the systems where these materials could be applied, in order to establish and understand their service conditions. In this case, the component that defines the conditions is the Divertor of magnetic-confinement fusion reactors. It seems obvious that their use as fusion reactor components, more exactly as plasma facing components (PFCs), makes these alloys work under conditions of neutron irradiation. In addition to this, the fact that they are novel materials demands a preliminary study of the basic characteristics which will guarantee their minimum requirements prior to a more complex study. This constitutes the motivation of the present research. The current energy crisis has driven to join forces so as to develop new materials, techniques and devices for their application in the nuclear energy industry. The development of production techniques for tungsten-based alloys, with a very high melting point, requires the use of precursors for sintering to achieve higher densifications and, accordingly, better mechanical properties. This is the purpose of the addition of titanium and vanadium to these alloys. Nevertheless, one of the main problems of using tungsten as structural material is its high ductile-brittle transition temperature. This temperature is characteristic of metallic materials with body centered cubic structure and depends on several metallurgical factors. The recrystallization process increases their transition temperature. Since PFCs have a very high service temperature, this facilitates the metal recrystallization. In order to inhibit this process, insoluble particles are dispersed in the material allowing higher service temperatures. So far, oxides of thorium, lanthanum and yttrium have been used as dispersed particles. Tungsten binary alloys are studied in comparison with pure tungsten to understand how the contents of some elements and oxide particles affect tungsten properties. In turn, these binary alloys are used as reference materials to understand the behavior of ternary alloys. Given the close relationship between the material properties, structure and manufacturing process, this research is completed with a fractographical and micrographic analysis. The fractographical analysis is aimed to show the mechanisms that are involved in the process of the material fracture. Besides, the micrographic study will help to understand this behavior through the identification of present phases. The grain size measurement is a crucial part of the microstructural characterization. In this work, the measurement of grain size was carried out by chemical selective etching to reveal the boundary grain on prepared samples. Afterwards, micrographs were subjected to both treatment and image analysis. The dissertation ends with a discussion of results and the compilation of the most important conclusions reached through this work. The development of new materials for plasma facing components application is still under study. The analysis of these materials will help to complete a database of the features that will allow a more reliable materials selection.

Desarrollo de métodos para la caracterización predictiva acoplada de tensiones y deformaciones en procesos de tratamiento superficial mediante ondas de choque generadas por láser

En ingeniería los materiales están sujetos a un proceso de degradación desde el mismo momento en el que concluye su proceso de fabricación. Cargas mecánicas, térmicas y agresiones químicas dañan las piezas a lo largo de su vida útil. El daño generado por procesos de fatiga, corrosión y desgaste son unos pocos ejemplos de posible deterioro. Este deterioro de las piezas se combate mediante la prevención en la etapa de diseño, a través de reparaciones periódicas y mediante la sustitución de piezas en servicio. La mayor parte de los tipos de daño que pueden sufrir los materiales durante su vida útil se originan en la superficie. Por esta razón, el objetivo de los tratamientos superficiales es inhibir el daño a través de la mejora de las propiedades superficiales del material, intentando no generar sobrecostes inasumibles en el proceso productivo ni efectos colaterales notablemente perjudiciales. En general, se ha de llegar a una solución óptima entre el coste del tratamiento superficial y el beneficio generado por el aumento de la vida útil del material. En esta tesis se estudian los efectos del tratamiento superficial de aleaciones metálicas mediante ondas de choque generadas por láser. Su denominación internacional más empleada "Láser Shock Processing" hace que se emplee la denominación de procesos de LSP para referirse a los mismos. También se emplea la denominación de "Láser Peening" por semejanza al tratamiento superficial conocido como "Shot Peening", aunque su uso sólo está generalizado en el ámbito industrial. El tratamiento LSP es una alternativa eficaz a los tratamientos tradicionales de mejora de propiedades superficiales, mejorando la resistencia a la fatiga, a la corrosión y al desgaste. El tratamiento LSP se basa en la aplicación de uno o varios pulsos láser de elevada intensidad (superior a 1 GW/cm2) y con duración en el dominio de los nanosegundos sobre la superficie de la pieza metálica a tratar. Esta, bien se recubre con una fina capa de medio confinante (generalmente una fina capa de agua) transparente a la radiación láser, bien se sumerge en el medio confinante (también se usa agua). El pulso láser atraviesa el medio confinante hasta llegar a la superficie de la pieza. Es entonces cuando la superficie inmediatamente se vaporiza y se ioniza, pasando a estado de plasma. Como el plasma generado es confinado por el medio confinante, su expansión se limita y su presión crece. De este modo, el plasma alcanza presiones de varios GPa y crea dos ondas de choque: una de las cuales se dirige hacia el medio confinante y la otra se dirige hacia la pieza. Esta última produce un cráter microscópico por aplastamiento mecánico, generándose deformación plástica y un campo de tensiones residuales de compresión que mejoran las propiedades superficiales del material. La capacidad de los procesos LSP para mejorar las propiedades de materiales metálicos es indiscutible. En la bibliografía está reflejado el trabajo experimental y de simulación que se ha llevado a cabo a lo largo de los años en orden a optimizar el proceso. Sin embargo, hay pocos estudios que hayan tratado exhaustivamente la física del proceso. Esto es debido a la gran complejidad de la fenomenología física involucrada en los procesos LSP, con comportamientos no lineales tanto en la generación y dinámica del plasma como en la propagación de las ondas de choque en el material. Además, el elevado coste de los experimentos y su duración, así como el gran coste computacional que debían asumir los antiguos modelos numéricos, dificultó el proceso de optimización. No obstante, los nuevos sistemas de cálculo son cada vez más rápidos y, además, los programas de análisis de problemas no lineales por elementos finitos son cada vez más sofisticados, por lo que a día de hoy es posible desarrollar un modelo exhaustivo que no solo permita simular el proceso en situaciones simplificadas, sino que pueda ser empleado para optimizar los parámetros del tratamiento en casos reales y sobre áreas extensas. Por esta razón, en esta tesis se desarrolla y se valida un modelo numérico capaz de simular de manera sistemática tratamientos LSP en piezas reales, teniendo en cuenta la física involucrada en los mismos. En este sentido, cabe destacar la problemática del tratamiento LSP en placas delgadas. La capacidad del LSP para inducir tensiones residuales de compresión bajo la superficie de materiales con un espesor relativamente grueso (> 6 mm) con objeto de mejorar la vida en fatiga ha sido ampliamente demostrada. Sin embargo, el tratamiento LSP en especímenes delgados (típicamente < 6 mm, pero también mayores si es muy alta la intensidad del tratamiento) conlleva el efecto adicional del doblado de la pieza tratada, un hecho que puede ser aprovechado para procesos de conformado láser. Este efecto de doblado trae consigo una nueva clase de problemas en lo referente a los perfiles específicos de tensiones residuales en las piezas tratadas, ya que al equilibrarse las tensiones tras la retirada de su sujeción puede afectar considerablemente el perfil de tensiones residuales obtenido, lo que posiblemente puede derivar en la obtención de un perfil de tensiones residuales no deseado y, lo que puede ser aún más crítico, una deformación indeseable de la pieza en cuestión. Haciendo uso del modelo numérico desarrollado en esta Tesis, el análisis del problema del tratamiento LSP para la inducción de campos de tensiones residuales y la consecuente mejora de la vida en fatiga en piezas de pequeño espesor en un modo compatible con una deformación asumible se aborda de forma específica. La tesis está estructurada del siguiente modo: i) El capítulo 1 contiene una introducción al LSP, en la que se definen los procesos de tratamiento de materiales mediante ondas de choque generadas por láser. A continuación se expone una visión panorámica de las aplicaciones industriales de la tecnología LSP y, por último, se realiza una comparativa entre la tecnología LSP y otras tecnologías en competencia en el ámbito industrial: Shot Peening, Low Plasticity Burnishing y Waterjet Peening. ii) El capítulo 2 se divide en dos partes: fundamentos físicos característicos del tratamiento LSP y estado del arte de la modelización de procesos LSP. En cuanto a la primera parte, fundamentos físicos característicos del tratamiento LSP, en primer lugar se describe la física del tratamiento y los principales fenómenos que tienen lugar. A continuación se detalla la física de la interacción confinada en agua y la generación del pulso de presión asociado a la onda de choque. También se describe el proceso de saturación de la presión máxima por ruptura dieléctrica del agua y, por último, se describe la propagación de las ondas de choque y sus efectos en el material. En cuanto a la segunda parte, el estado del arte de la modelización de procesos LSP, recoge el conocimiento preexistente al desarrollo de la propia Tesis en los siguientes campos: modelización de la generación del plasma y su expansión, modelización de la ruptura dieléctrica del medio confinante, modelización del pulso de presión aplicado al material y la respuesta del mismo: inducción de tensiones residuales y deformaciones. iii) El capítulo 3 describe el desarrollo de un modelo propio para la simulación de las tensiones residuales y las deformaciones generadas por procesos LSP. En él se detalla la simulación de la propagación del pulso de presión en el material, los pormenores de su puesta en práctica mediante el método de los elementos finitos, la determinación de parámetros realistas de aplicación y se establece un procedimiento de validación de los resultados. iv) El capítulo 4 contiene los resultados de la aplicación del modelo a distintas configuraciones de interés en tratamientos LSP. En él se recoge un estudio del tratamiento LSP sobre áreas extensas que incluye un análisis de las tensiones residuales inducidas y un análisis sobre la influencia de la secuencia de barrido de los pulsos en las tensiones residuales y en las deformaciones. También se presenta un estudio específico de la problemática del tratamiento LSP en piezas de pequeño espesor y se detallan dos casos prácticos abordados en el CLUPM de gran interés tecnológico en función de las aplicaciones reales en las que se ha venido trabajando en los últimos años. v) En el capítulo 5 se presentan las conclusiones derivadas de los resultados obtenidos en la tesis. Concretamente, se destaca que el modelo desarrollado permite reproducir las condiciones experimentales de los procesos de LSP reales y predecir los efectos mecánicos inducidos por los mismos. Los anexos incluidos como parte accesoria contienen información importante que se ha utilizado en el desarrollo de la Tesis y que se desea incluir para hacer el volumen autoconsistente: i) En el anexo A se presenta una revisión de conceptos básicos sobre el comportamiento de los sólidos sometidos a ondas de choque [Morales04]. ii) El anexo B contiene la resolución analítica de la ecuación de ritmo utilizada en el código DRUPT [Morales04]. iii) El anexo C contiene la descripción de los procedimientos de uso del modelo de simulación desarrollado en la Tesis y el código fuente de la subrutina OVERLAP desarrollada para programar el solapamiento de pulsos en tratamientos LSP sobre áreas extensas. iv) El anexo D contiene un resumen de las principales técnicas para la medición de las tensiones residuales en los materiales [PorrolO] y [Gill2]. v) El anexo E contiene una descripción de las instalaciones experimentales del CLUPM en el que se han desarrollado los procesos LSP utilizados en la validación del modelo desarrollado [PorrolO].

Análisis computacional del comportamiento termo-mecánico de materiales con aplicación a la industria automotriz

Para la supervivencia de cualquier industria en un mercado cada vez más competitivo resulta esencial mejorar la calidad del producto y reducir costos. Como parte de esa tendencia, el proceso de diseño, tanto de bienes como de procesos de manufactura, debe ser confiable e insumir el menor tiempo posible para permitir agilidad y eficacia en los cambios y las innovaciones que requiere el mercado. Es necesario abandonar los procesos de desarrollo basados en largas y costosas secuencias de prueba y error y reemplazarlos por procedimientos más cortos y eficientes. Las herramientas informáticas y los modelos computacionales han contribuido en gran medida a lograr dicho objetivo. Estos métodos son cada vez más utilizados en industrias tan importantes como la automotriz o la de maquinaria y equipamiento agrícola, ambas de relevante importancia en la actividad económica de nuestra provincia. En las mencionadas industrias, con la intención de mejorar las prestaciones del producto, de reducir costos de mantenimiento para igual prestación y, sobre todo, con el objetivo de disminuir el peso total del vehículo, factor importante en relación con el ahorro de combustible, es habitual la sustitución de algunos materiales tradicionalmente utilizados por otros con mejor relación prestación/costo y prestación/peso. Dentro de este grupo de nuevos materiales que se emplean en la industria automotriz se encuentran los compuestos, las aleaciones ligeras y la fundición dúctil, los cuales han estado substituyendo al acero o a la fundición gris en algunas piezas. La meta de esta investigación es generar modelos computacionales multiescala de: a) el proceso de tratamiento térmico de austemperizado de la fundición dúctil, b) el comportamiento mecánico de elementos de fundición dúctil y c) el comportamiento mecánico de material compuesto de matriz epoxi y fibra de vidrio con daño higrotérmico. Se usarán simulaciones acopladas de meso y macromecánica. El principal postulado es que la representación de la mesomecánica del material acoplada a la macromecánica conduce a resultados que mejoran las predicciones con respecto a modelos planteados sólo a nivel macroscópico. El dominio macroscópico se representará con elementos finitos y en ese nivel se resolverán problemas térmicos y mecánicos. En la mesoescala se emplearán leyes fenomenológicas para el aspecto metalúrgico del austemperizado y elementos finitos para el análisis del comportamiento micromecánico de la fundición dúctil y del material compuesto. Los productos resultantes de la investigación serán software y metodologías que puedan ser utilizadas en la mejora del diseño de piezas de fundición dúctil y de materiales compuestos y en el ajuste del tratamiento de austemperizado de la fundición dúctil que permita obtener la microestructura requerida. Desde un punto de vista académico y en relación con la temática planteada en el proyecto, tres integrantes llevarán a cabo sus estudios doctorales y se publicarán resultados en revistas internacionales