Tesis de Maestría en Ciencia e Ingeniería de Materiales

Evaluación del efecto de tratamientos térmicos sobre la resistencia a la corrosión del recubrimiento Zn-10Al

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

Evaluación del efecto de tratamientos térmicos sobre la resistencia a la corrosión del recubrimiento Zn-10Al Carrasco Idrovo, María Fernanda; Acosta Fiallos, Mauricio Fausto, Director CONDITION FOR PUBLICATION OF PROJECT. This study evaluated the effect of post-process heat treatments on the mechanical and anticorrosive performance of a Zn–10Al coating deposited on steel. Heat treatments were applied at 250 °C and 350 °C for 15, 30, and 60 min to assess their influence on electrochemical stability and durability in a saline medium. Characterization included Open Circuit Potential (OCP), Linear Polarization Resistance (LPR), potentiodynamic polarization, Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), Scanning electron microscopy (SEM-EDS), Vickers microhardness (25 gf), and salt spray exposure according to ASTM B117. The results showed that treatment D (350 °C, 15 min) exhibited the best electrochemical performance, with a polarization resistance of 1855.50 Ω·cm², a corrosion current density of 14.01 μA/cm², a corrosion rate of 0.227 mm/year, and an EIS-derived resistance of 687.20 Ω·cm², outperforming the as-received Zn–10Al coating G1 (1535.00 Ω·cm²; 16.94 μA/cm²; 0.275 mm/year) and the galvanized coating G2 (881.35 Ω·cm²; 29.50 μA/cm²; 0.442 mm/year). Nyquist and Bode plots supported these results, showing a larger impedance response and a more capacitive behavior for the 15 min treatments. At the microstructural level, growth of the intermetallic layer was also observed, increasing from 4.3 μm in G1 to 9.2 μm in treatment D. Although some treatments increased hardness, no direct correlation was found between higher hardness and improved corrosion resistance. Controlled short-duration heat treatments therefore optimized the protective performance of the coating without compromising its integrity. Keywords: ZnAl coating, heat treatment, lineal polarization resistence, electrochemical Impedance Spectroscopy. CONDICIONAMIENTO DE PUBLICACION DE PROYECTO. El presente estudio evaluó el efecto de tratamientos térmicos post-proceso en el comportamiento mecánico y anticorrosivo del recubrimiento Zn-10Al depositado sobre acero. Se aplicaron tratamientos a 250 °C y 350 °C durante 15, 30 y 60 minutos, con el fin de analizar su influencia en la estabilidad electroquímica y la durabilidad del sistema en medio salino. La caracterización incluyó ensayos de Potencial a Circuito Abierto (OCP), Resistencia a la Polarización Lineal (LRP), Curvas de Polarización Potenciodinámica, Espectroscopía de Impedancia Electroquímica (EIS), microscopía electrónica de barrido (SEM), microdureza Vickers (25 gf) y exposición en cámara de niebla salina conforme a ASTM B117. Los resultados mostraron que el tratamiento D (350 °C, 15 min) presentó el mejor comportamiento electroquímico, con Rp = 1855.50 Ω·cm², icorr = 14.01 μA/cm², CR = 0.227 mm/año y Rp-EIS = 687.20 Ω·cm², superando al recubrimiento inicial G1 (1535.00 Ω·cm²; 16.94 μA/cm²; 0.275 mm/año) y al galvanizado G2 (881.35 Ω·cm²; 29.50 μA/cm²; 0.442 mm/año). Los diagramas de Nyquist y Bode confirmaron una mayor resistencia interfacial y un comportamiento más capacitivo en las condiciones de 15 min. Mientras que, a nivel microestructural, se observa el crecimiento de la zona intermetalica de 4.3 μm de G1 a 9.2 μm para el tratamiento D. Aunque algunos tratamientos incrementaron la dureza, no se observó correlación directa entre mayor dureza y mejor resistencia a la corrosión. Se concluye que tratamientos térmicos controlados de corta duración optimizan el desempeño protector del recubrimiento sin comprometer su integridad.

Estudio comparativo de los efectos de las zeolitas y nanoarcillas en la reducción de compuestos odoríferos de alimento balanceado para camarón, presentes en polipropileno rafia post-consumo

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

Estudio comparativo de los efectos de las zeolitas y nanoarcillas en la reducción de compuestos odoríferos de alimento balanceado para camarón, presentes en polipropileno rafia post-consumo Ñacato Arias, Irina Michelle; Rigail Cedeño, Andrés Francisco, Director CONDITION FOR PUBLICATION OF PROJECT. This research addresses the unpleasant odors in post-consumer recycled polypropylene (PP) from shrimp feed sacks. The objective was to develop raffia-type PP formulations modified with adsorbents to reduce odors while maintaining mechanical properties and processability. Base materials included recycled PP, virgin PP, and LDPE, with MeltFlow+ and VISTAMAXX 8880 as compatibilizers. Adsorbents evaluated were natural zeolite, Cloisite 20A nanoclay, and Odorclear. The methodology involved torque rheometry compounding and characterization via TGA/DSC, XRD, SEM-EDS, and rheological testing. Results showed that Odorclear achieved the highest removal efficiency (66.67%), followed by zeolite thermally treated at 300°C, which increased its adsorption capacity by 50%. Clay (3% and 7%) eliminated odor-associated compounds while enhancing mechanical performance and processability. Spectroscopic and chromatographic techniques confirmed the adsorbents' selectivity in removing plastic contaminants. In conclusion, using thermally activated zeolites and nanoclays is an effective technological alternative to improve recycled PP quality for industrial applications. Keywords: Recycled polypropylene, Deodorization, Zeolite, Nanoclay, Adsorption. CONDICIONAMIENTO DE PUBLICACION DE PROYECTO. Este proyecto aborda la problemática de los olores desagradables en el polipropileno (PP) reciclado post-consumo, proveniente de sacos de alimento para camarón. El objetivo fue desarrollar formulaciones de PP rafia modificadas con adsorbentes para reducir estos olores sin comprometer sus propiedades mecánicas y procesabilidad. Se utilizaron como base PP reciclado, PP virgen y LDPE, empleando MeltFlow+ y VISTAMAXX 8880 como compatibilizantes. Los adsorbentes evaluados incluyeron zeolita natural, nanoarcilla Cloisite 20A y el aditivo comercial Odorclear. La metodología integró el mezclado en un reómetro de torque y la caracterización mediante TGA/DSC, XRD y SEM-EDS, así como análisis mecánicos y reológicos. Los resultados destacaron que Odorclear alcanzó la mayor eficiencia de remoción (66.67%), seguido por la zeolita activada a 300°C, que incrementó su capacidad de adsorción en un 50%. El uso de arcilla (3% y 7%) eliminó compuestos volátiles y mejoró el desempeño mecánico y la procesabilidad del material. Las técnicas espectroscópicas y cromatográficas confirmaron la selectividad de los adsorbentes para la captura de contaminantes. En conclusión, el empleo de zeolitas y nanoarcillas activadas térmicamente constituye una alternativa tecnológica eficaz para optimizar la calidad del PP reciclado en aplicaciones industriales.

Optimización de propiedades eléctricas y mecánicas en composites Epoxi-Grafito Expandido

Fri, 13 Jun 2025 00:00:00 GMT

Optimización de propiedades eléctricas y mecánicas en composites Epoxi-Grafito Expandido Santana Villamar, Jordy Anderson; Rigail Cedeño, Andrés Francisco, Director Este trabajo aborda la optimización del proceso de síntesis y fabricación de compuestos epoxi-grafito expandido, con el objetivo de mejorar sus propiedades eléctricas y mecánicas para aplicaciones en dispositivos de almacenamiento y generación de energía, como las celdas de combustible de hidrógeno. Se plantea el desafío de equilibrar las propiedades eléctricas y mecánicas de los compuestos epoxi-grafito expandido, considerando la normativa del Departamento de Energía de los EE. UU., que establece una resistencia a la flexión > 25 MPa y una conductividad eléctrica > 100 S/cm. Se optimizó la preparación del grafito expandido a partir del grafito intercalado comercial 1395 de Asbury Carbon, tamizado en tres fracciones de tamaño: < 200 μm, > 200 μm y 200-300 μm. La morfología y composición elemental del grafito expandido fue evaluada mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y espectroscopía de energía dispersiva (EDS), encontrándose que las partículas > 200 μm y 200-300 μm poseen un alto contenido de carbono y un bajo porcentaje de oxígeno residual, lo que las hace ideales como relleno conductivo. Se estudió el curado de la resina epóxica 635 thin de U.S. Composites a distintos tiempos de curado y postcurado (10, 20, 30 y 120 minutos). Se estableció una temperatura de curado de 80 °C y un postcurado a 100 °C. Las transiciones térmicas fueron evaluadas a través de la temperatura de transición vítrea (Tg) mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC) y análisis termogravimétrico (TGA) para determinar la degradación en peso de las muestras. En la fabricación y caracterización de los compuestos epoxi-grafito expandido, se prepararon 12 probetas con diferentes proporciones de grafito expandido (40 %, 50 % y 60 %) mediante prensado en caliente a 80 °C durante 2 horas, seguido de un postcurado de 1 hora a 100 °C bajo una presión de 4500 psi. Se logró una resistencia a la flexión de 22 MPa para la composición con 60 wt% de grafito expandido, superando estudios previos. No obstante, la formación de una red percolativa con partículas de 200-300 μm presentó dificultades, resultando en conductividades eléctricas de 3 S/cm, por debajo del estándar requerido. Adicionalmente, se exploró la incorporación de un relleno secundario compuesto por fibras de carbono molidas, recubiertas con una solución de sizing epóxico al 1 wt%. La adición del 7% de este relleno mejoró la compatibilidad entre la resina y el grafito, permitiendo incrementar la resistencia a la flexión en un 36%. En general, los resultados demostraron que las partículas de grafito expandido en el rango de 200-300 μm no favorecieron la percolación dentro de la matriz epoxi, lo que limitó la conductividad del material. Por otro lado, el aumento del tiempo de curado permitió mejorar el entrecruzamiento de la matriz polimérica, lo que se reflejó en un incremento de la resistencia mecánica.

Síntesis, caracterización y predicción de propiedades mecánicas de materiales compuestos de alcohol polivinílico reforzados con microcelulosa

Fri, 13 Jun 2025 00:00:00 GMT

Síntesis, caracterización y predicción de propiedades mecánicas de materiales compuestos de alcohol polivinílico reforzados con microcelulosa Massay Aldaz, Carolina del Carmen; Baykara, Haci, Director El presente trabajo investigativo se enfoca en la síntesis de materiales compuestos de alcohol de polivinilo reforzados con microcelulosa y en su caracterización usando las técnicas de difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido, microscopía óptica, espectrometría infrarroja por transformada de Fourier y análisis termogravimétrico integrado con calorimetría diferencial de barrido. Así como también se centra en la implementación de dos algoritmos de inteligencia artificial: aprendizaje automático de regresión y de redes neuronales convolucionales para predecir la resistencia a la tensión en materiales poliméricos compuesto empleando la plataforma online de Google Colab y el software de programación Python. Se desarrolló exitosamente microcelulosa a partir de fibras de coco y películas de material compuesto reforzado con la microcelulosa obtenida usando el método de evaporación del solvente asistido con sonicación. Una potencial aplicación para los materiales compuestos desarrollos puede estar relacionado con el embalaje biodegradable para reducir el impacto ambiental que se genera con la producción de plásticos convencionales y de un solo uso. Con los resultados del ensayo de tensión se concluyó que el material compuesto que posee la mayor resistencia a la tensión es el reforzado con 3% de microcelulosa con un valor de 18.74 MPa y una desviación estándar de 3.19. Sin embargo, la resistencia a la tensión de los materiales compuestos no sobrepasa la del alcohol de polivinilo puro, lo cual puede haber ocurrido debido a la dispersión no homogénea de la celulosa en la matriz. Se determinó que el modelo de árboles extremadamente aleatorizados optimizado mediante el método bayesiano con un coeficiente de determinación de 0.8492 para la etapa de entrenamiento y 0.7921 para la etapa de prueba, predice los resultados de resistencia a la tensión con más precisión en comparación con los modelos de árboles de decisión y aumento de gradiente extremo. También, se comprobó que las redes neuronales convolucionales predicen satisfactoriamente (Hit5 = 76.69 y Hit10 = 93.61) los resultados de resistencia a la tensión de materiales compuestos polimérica usando imágenes de microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido.