FRRA - Investigación y Producción Científica

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    Estudio de parámetros de morfología nodular en fundición de hierro con grafito esferoidal de matriz ferrítica, mediante tomografía computada de rayos X
    (SAN CONAMET, 2022-05-02) Toledo, J. C.; Díaz, F. V.; Peralta, M. E.; Fernandino, D. O.
    La fundición de hierro con grafito esferoidal (FE) es un material colado cuya microestructura está compuesta típicamente por una distribución aleatoria uniforme de nódulos de grafito (casi esferoidales) inmersos en una matriz metálica. Debido a su excelente rango de resistencia mecánica y ductilidad, sumado a una buena colabilidad y maquinabilidad, este material ha sido cada vez más investigado y aplicado en la industria durante varias décadas. Las propiedades mecánicas de FE dependen en gran medida de la forma, el tamaño y la distribución de los nódulos de grafito [1]. En consecuencia, la microestructura de la FE ha sido, y es evaluada, principalmente con métodos 2D, resultando en un análisis morfológico bidimensional [2]. Más recientemente, se han propuesto estudios de morfología nodular a partir de enfoques tridimensionales (3D). Dentro de estos últimos, se destaca la tomografía computada de rayos X (TC), la cual posibilita evaluar, con elevada resolución, las características morfológicas de dichos nódulos y, además, el número de los mismos por unidad de volumen, la distribución del tamaño real, las distancias a vecinos más cercanos y la estructura de distribución espacial.
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    Tomografía computada de rayos X aplicada al estudio de fundiciones de hierro con grafito esferoidal
    (SAN CONAMET, 2022-05-02) Díaz, F.V.; Peralta, M.E; Fernandino, D.O; Toledo, J.C
    La tomografía computada de rayos X (TC) es una técnica no-destructiva que permite, a partir de la generación de un número elevado de imágenes, reconstruir el interior de un sólido y, a la vez, obtener información digital acerca de sus heterogeneidades y de su geometría [1]. Actualmente, esta técnica permite llevar a cabo diferentes estudios de defectología, en los cuales, fisuras, discontinuidades, inclusiones, poros, pueden ser detectados y, además, cuantificados. Una de las ventajas que ofrece esta técnica es la posibilidad de realizar un análisis espacial sin contacto de la estructura interna de una componente o muestra con una resolución espacial que puede ser muy elevada para el caso de materiales de baja densidad y/o pequeño espesor.
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    Análisis de homogeneidad en piezocerámicos libres de plomo de Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3 y Ba0.85Ca0.15Hf0.1Ti0.9O3 por Tomografía de Rayos X
    (2022) Di Loreto, Ariel O.; Frattini, Agustín; Machado, Rodrigo; Peralta, Matías; Díaz, Felipe; Stachiotti, Marcelo
    En este trabajo se presentan ensayos no destructivos utilizando la técnica de tomografía de rayos X (TRX) para determinar la homogeneidad y distribución de defectos en piezocerámicos libres de plomo de composición Ba0.85Ca0.15Zr0.1Ti0.9O3 (BCZT). Para realizar un estudio comparativo se analiza también la composición Ba0.85Ca0.15Hf0.1Ti0.9O3 (BCHT). Las pastillas cerámicas fueron preparadas por el método convencional de reacción de estado sólido, calcinando a 1250 ºC y sinterizando a dos temperaturas distintas: 1400 ºC y 1500 ºC. La TRX detectó la presencia de defectos o inclusiones con dimensiones de 50 a 300 m. El porcentaje de defectos no supera el 3% en la cerámica de BCZT sinterizada a 1500 ºC y es inferior a 0,5% en muestra sinterizada a 1400 ºC. El porcentaje de inclusiones en BCHT es más del doble que en BCZT. Dado el tamaño de las mismas y analizando la densidad relativa de las pastillas, estas imperfecciones no son asignadas a porosidad remanente sino a inhomogeneidades del material que presentan distinta absorción a los rayos X. Una comparación con fotografías SEM, junto al análisis de esfericidad de las inclusiones, permite identificar estos defectos como regiones amorfas remanentes en el interior del material.
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    High-quality nodule analysis in spheroidal graphite cast iron using X-ray micro-computed tomography.
    (2022) Díaz, Felipe; Peralta, Matías; Toledo, J.C,; Fernandino, D. O.
    This work is a continuation of the studies presented in a recent paper by the authors, where a methodology to obtain different nodule quality categories in spheroidal graphite cast iron, was proposed. In this study, an exhaustive analysis of the highest-quality graphite nodules was performed. The experimental methodology involves X-ray micro-computed tomography analysis and digital image post-processing of the high-quality graphite nodule population. Furthermore, different subpopulations were selected, following a nodular size criterion. The procedure involves the evaluation and comparison of the sphericity and compactness distributions and the distances between neighbouring nodules by using ad-hoc image processing software. The results reveal the complementary nature of the sphericity and compactness parameters, which allow classifying, with great accuracy, different nodular quality categories of spheroidal graphite cast iron. Additionally, new viewpoints about the nodular morphology study and the distribution of quality nodules in the metallic matrix were provided, which could be extended to other heterogeneous materials.
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    Tomografía computada de rayos X aplicada a estudios de porosidad en fundiciones de aluminio
    (2023-09) Felcaro, Martín; Díaz, Felipe; Peralta, Matías
    La tomografía computada de rayos X es una compleja técnica no-destructiva que, a partir de la generación de una imagen 3D del sólido evaluado, brinda información digital muy precisa tanto de las heterogeneidades como de la geometría de dicho sólido. A modo de ejemplo, este trabajo presenta, empleando esta técnica, una metodología para analizar la porosidad cercana a la zona de fractura en una muestra de fundición de Al-Si, solicitada a flexión de 3 puntos. Un total de 1106 poros fueron examinados en 6 regiones de interés, 2 de las cuales contienen a las superficies de fractura. El software utilizado en el pos-procesamiento de las imágenes obtenidas posibilitó el diseño de una estrategia para analizar y comparar la porosidad en dichas regiones (tanto simétricas como adyacentes), lo cual a su vez permitió evaluar la correlación entre la porosidad y el plano de fractura. Los resultados obtenidos muestran que la mayoría de los poros examinados tienen valores medios de compacidad (rango de 0,3-0,6). Por otra parte, las regiones de interés que contienen a las superficies de fractura muestran marcadas asimetrías en cuanto al conteo general de poros, y también, en cuanto al conteo de poros de diámetro pequeño. Finalmente, a partir de las imágenes 3D de dichas zonas de interés, es posible advertir que la fractura inicia y se desarrolla en un plano de transición entre una zona de elevada porosidad y otra de menor densidad, siendo dicho plano, necesariamente, aquel cuyo momento de inercia es mínimo.
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    Emisiones de gases de efecto invernadero en sistemas de tratamiento de efluentes en predios lecheros. Greenhouse gas emissions in rffluent treatment systems on dairy farms
    (2022-11-03) Caussi, Mateo; Vogt, Facundo
    Diversos gases de efecto invernadero (GEIs) como CH4 (metano), N2O (óxido nitroso) y CO2 (dióxido de carbono) son generados durante actividades ganaderas, teniendo un gran efecto negativo para el ambiente. Los efluentes producidos en estas actividades son tratados mediante distintos sistemas, generalmente conformados por sistemas de lagunas de estabilización que tratan las aguas residuales obtenidas, pero también producen GEIs. El presente trabajo tiene como objetivo estudiar y cuantificar las emisiones de GEIs en predios lecheros mediante el empleo de dos técnicas diferentes.
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    Evaluación y cuantificación de agua en producción de quesos de pasta semidura del Departamento Castellanos, Santa Fe.
    (ENARCIV 2022, 2022-11-03) Jennerich, Luciana; Ghiberto, Pablo; Panigatti, María C.
    En las últimas décadas, los sistemas de producción lechera han enfrentado un proceso de concentración e intensificación evidenciado en un aumento de la producción por vaca en ordeño y del tamaño de los rodeos(Lazzarini et al., 2019). Las industrias particularmente han incrementado notablemente su escala productiva por lo que, la presión sobre estas para ajustarse a las normativas ambientales locales también. Hace unos años, tal intensificación, específicamente en la producción de leche, generó una problemática puntual como lo es, el aumento en la cantidad de efluentes industriales y la necesidad de tratamiento de estos. El objetivo del trabajo es evaluar el sistema de manejo y cuantificar el consumo de agua en dos industrias lácteas diferentes ubicadas en la provincia de Santa Fe. Para eso, mediante la metodología de Hoekstra et al. (2011), se estimó la Huella Hídrica azul (HHa) desde que ingresa la leche cruda hasta que se envasa y pinta el queso y la gris (HHg) asociada a los efluentes generados. La unidad de producto definida para este trabajo fue kg de queso de pasta semidura y el indicador de HH, L de agua/kg de queso producido por día. En la Tabla 1, se presentan las principales características de cada industria
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    Economía ambiental del uso del agua en el sector agroindustrial lácteo del centro de Santa Fe, Argentina.
    (2022-10-04) Jennerich, Luciana; Panigatti, María C.; Ghiberto, Pablo
    El objetivo general del trabajo es evaluar desde un punto de vista técnico-económico y ambiental, la utilización del recurso agua a lo largo de la cadena láctea en el centro-oeste de la provincia de Santa Fe. Las etapas en estudio fueron el sector primario y secundario, y la observación y recopilación de datos fue a partir de encuestas personales y visitas. Los métodos de análisis centrales fueron Huella Hídrica (HH) y Perfil de Huella de Agua (HA). En métodos de valoración económica del agua se avanzó sobre la recopilación de costos. El nivel de afectación sobre el aguapara aquellos casos que presentan menor eficiencia puede ser mejorado y/o reducido mediante prácticas y adaptaciones en su infraestructura que optimicen sus procesos. El estudio de impacto sobre el consumo hídrico pese a que aún se está validando con diferentes autores, ha brindado un escenario preliminar que permite identificar de cada uno su contribución. Será tarea futura, evaluar el sector secundario en este último aspecto y continuar trabajando sobre la valoración económica del agua
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    Materiales innovadores utilizados en humedales construidos para el tratamiento de diferentes efluentes: experiencias argentinas en el marco de la economía circular
    (2023-06-14) Schierano, María C.; Gutierrez, Gonzalo; Panigatti, María C.
    Los humedales construidos (HCs) son opciones de tratamiento naturales, que subsanan ciertas limitaciones tecnológicas, constituyendo una alternativa para el reúso del agua. El uso de materiales locales para construirlos los ha convertido en sistemas atractivos y si éstos provienen del reciclado de otros productos, el humedal cobra relevancia en el marco de la Economía Circular. Se han utilizado materiales innovadores y de bajo costo, como sustratos en HCs para el tratamiento de diversos efluentes. Se evaluaron los materiales ArqliteR y residuos de RETAKR. ArqliteR es un material obtenido a partir del reciclado de residuos plásticos. RETAKR, consiste en ladrillos de hormigón celular curado en autoclave. Se trabajó a diversas escalas y con diferentes efluentes, presentándose a continuación los valores de remoción obtenidos para algunos contaminantes. En todos los casos el tiempo de retención hidráulico fue de 7 días y se utilizó a Typha domingensis como especie vegetal. 1. Escala Laboratorio. 1.1. Efluente Cloacal (ArqliteR). Remoción: DBO: 97%; DQO: 88%; PT: 89%; NTK: 72%; NH4+: 88%; SST: 87%. 1.2. Lixiviado de Relleno Sanitario (ArqliteR). Remoción: DBO: 66%; DQO: 49%; PT: 27%; NTK: 68%; NH4+: 70%; SST: 79%. 1.3. Lixiviado de Relleno Sanitario (RETAKR). Remoción: DBO: 63%; DQO: 43%; PT: 91%; NTK: 86%; NH4+: 88%; SST: 88%. 2. Escala Piloto. 2.1 Efluente de Industria Láctea (RETAKR). Remoción: DBO: 59%; DQO: 58%; PT: 67%; NTK: 52%; NH4+: 46%; SST: 83%. 3. Escala Real. 3.1 Efluente de Tambo (ArqliteR). En evaluación. En todos los efluentes evaluados se obtuvieron mejoras en las características fisicoquímicas de los mismos, aunque las eficiencias más altas fueron observadas en los ensayos a escala laboratorio, lo cual es un comportamiento esperable. La mejora de los tratamientos de aguas residuales aplicando HCs, una mayor reutilización y la recuperación de los subproductos son factores que fomentan la transición hacia una economía circular.
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    Análisis de la influencia ambiental de un humedal construido para el tratamiento de efluentes de una industria láctea, basado en el cálculo de la huella hídrica gris
    (2023-06-14) Panigatti, María C.; Schierano, María C.; Gutierrez, G.; Jennerich, Luciana; Boglione, Rosana; Griffa, Carina
    En la Región Pampeana Argentina se concentran las principales cuencas lecheras y casi la totalidad de los tambos vacunos e industrias vinculadas. Las empresas lácteas emplean grandes volúmenes de agua para su actividad, generando efluentes de diversa calidad, los cuales requieren un tratamiento adecuado. La huella hídrica (HH) es un indicador utilizado para la evaluación del consumo y contaminación de los recursos hídricos en la producción de bienes y servicios. La huella hídrica gris (HHg), es una de sus componentes, y establece en forma teórica el volumen de agua necesaria para asimilar los contaminantes presentes, hasta alcanzar niveles permitidos de concentración determinados por normativas locales. El objetivo del trabajo es evaluar la eficiencia de eliminación de contaminantes de un humedal de flujo subsuperficial horizontal (HFSSH) a escala piloto para el tratamiento terciario de aguas residuales de una industria láctea y su contribución a la disminución de la HHg. Se evaluó un HFSSH construido luego de 12 lagunas aeróbicas. En el mismo se empleó grava de río como sustrato y la macrófita Typha domingensis. Durante un período de 7 meses, se analizaron 32 muestras (afluente y efluente) para analizar parámetros fisicoquímicos, y calcular eficiencias de remoción. Para el cálculo de HHg se emplearon datos de caudal de efluente, concentración de cada componente en el efluente, concentración de vuelco permitida según la normativa local y concentración natural presente en el cuerpo receptor. Los sólidos suspendidos presentaron una eficiencia de remoción promedio de 83,1%. Para DBO y DQO, las eficiencias de remoción promedio fueron respectivamente 66,6 y 70,8%, mientras que para Nitrógeno total Kjeldahl (NTK), Nitratos y Fósforo total (PT) fueron inferiores a los demás parámetros (10,1%, 53,6% y 35,0%). En cuanto al cálculo de HHg, el humedal ha contribuido a disminuirla respecto al sistema original.