FRD - Investigación - Ciencia y Tecnología

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    Correlación del RMB y el ciclo de histéresis en aceros al SI
    (2024) Neyra Astudillo, Miriam Rocío; Melini, Ariel Agustín; Gomez, Martin Pedro
    En la actualidad los aceros al Si también llamados aceros eléctricos, son usados por ejemplo en motores y transformadores, de forma de aprovechar su calidad magnética, manufacturabilidad y bajo costo. En particular, la denominada “calidad magnética” está referida a las propiedades magnéticas que se demandan de dichos materiales, tales como una alta permeabilidad y una baja histéresis magnética. En este trabajo se estudió la correlación de la técnica del ruido magnético Barkhausen (RMB) y el ciclo de histéresis en aceros eléctricos. Para ello, se ensayaron tres chapas de aceros al Si de grano orientado (M4, M5 y M6, según el sistema europeo EN. Se encontró la respuesta del valor RMS es inversa al campo coercitivo. Cuando aumenta el espesor de la muestra aumenta las pérdidas de energía y disminuye el valor RMS del RMB.
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    Corrimiento de los modos propios en el puente de un violoncello debido a variaciones en el material y la forma geométrica
    (2024) Paupy, Pablo
    Este proyecto de investigación es una continuación de un proyecto anterior PID ASUTNDE0007666 realizado en los laboratorios de Vibraciones Mecánicas de la Facultad Regional Delta, donde se propone un estudio sobre la generación y propagación de señales de vibración junto al estudio del fenómeno de la transformación de sonido en un instrumento musical del tipo cordófono, de cuerdas frotadas. Dicho estudio puede dividirse en, al menos, tres etapas de estudio: la influencia de la geometría del puente en los modos naturales de resonancia, la influencia del material utilizado en la construcción del puente y la transferencia de la señal a una caja de resonancia. Son conocidas diversas investigaciones, que dedican su esfuerzo al estudio de las cajas de resonancia en distintos instrumentos musicales acústicos (Meyer, 2009). Destacando que es muy poco abordado el caso particular de los instrumentos de cuerda, especialmente de cuerda frotada, como se presenta en este proyecto. En instrumentos de este tipo, la fuente vibrante es la cuerda que, según su longitud, vibra de acuerdo a un modelo ideal, conocido como movimiento de Helmholtz (Woodhouse, 2014), donde la función de transferencia de la señal de la cuerda a la caja resonante tiene un rol central. En el caso del violoncello, el rol de transferir la vibración de la cuerda a la caja resonante, lo cumple el puente del instrumento (Bissinger, 2006) (Elie, 2014) (Matsutani, 2002) (Paiva, 2016) (Pan, 2007) (Saitis, 2012) (Zhang, 2013) del cual se puede obtener diversas funciones de transferencia, según la naturaleza del mismo. El núcleo de interés del presente proyecto, que hace novedosa e innovadora la propuesta del mismo, se centra en estudiar los modos de vibración del puente del instrumento (Rodgers, 2006), siendo el principal objeto de estudio, la influencia de la geometría y el material empleado para la construcción del puente, en la transferencia de la energía a la caja de resonancia del instrumento. En el desarrollo de la investigación, se identificarán los modos de vibración del puente y el mecanismo de transferencia de la señal a la caja del instrumento. Para ello se diseñará un conjunto de puentes con modificaciones en la forma de los apoyos (pies), las caladuras (ojos y corazón) a los fines de analizar cómo estas formas, típicas en los puentes desde los orígenes de los instrumentos de cuerdas frotadas, caracterizan la función de transferencia de la señal y eventualmente afectan el timbre del instrumento (Matsutani, 2002) (Rodgers, 1990) (Bissinger, 2006). Asimismo, se propone desarrollar métodos de copiado de puentes existentes reales -provistos por luthieres- y replicarlos en materiales, tales como: polímeros de impresoras 3D, resinas epoxis y con un particular énfasis en la experimentación de ensayos con métodos de construcción de puentes con fibras de carbono. Esto último podría generar una innovación en la industria de construcción de este tipo de instrumento, ya que se estima que el uso de puentes de carbono, generaran una mayor transmisión de energía y, por consiguiente, una mayor energía sonora entregada al medio por este tipo de instrumentos (Ibañez-Arnal, 2019). Se construirán puentes con variantes en las formas mencionadas para evaluar de qué modo cada una de estas afectan la señal transmitida. Se modelará el comportamiento del puente como objeto vibrante para identificar físicamente los aspectos que influyen en la transmisión de la señal como, por ejemplo, la altura de los apoyos (pies), las dimensiones de las caladuras (ojos, corazón y cintura), observando en qué medida los instrumentos de medición adheridos a las cuerdas afectan la propagación de la señal de vibración y el posible efecto sobre la cualidad tímbrica emitida por el instrumento. Se evaluará la posibilidad de introducir señales de vibración controlada, en el puente o en la cuerda, a los fines de lograr una emisión sonora controlada electrodinámicamente (McPhersonn, 2015). Todas las mediciones se repetirán con la misma metodología en las diferentes variantes de puentes construidos para poder comparar y evaluar los efectos encontrados a partir de los datos obtenidos. Se continuará el trabajo realizado hasta el momento, en referencia al modelado en pequeñas vibraciones y en diferencias finitas, se procurará formular el modelo acorde con el esquema de mediciones, se analizará el comportamiento de la matriz de vibraciones y se vinculará con los modos propios obtenidos a partir de la matriz de covarianza en las mediciones de vibraciones. Sobre la base de este mismo esquema, se modelará el proceso de transferencia de la vibración de la cuerda a la caja de resonancia a partir de un planteo en diferencias finitas. Este desarrollo se ha iniciado en modo preliminar analizando el comportamiento matemático de la matriz de vibraciones, modelando la geometría del puente y la elasticidad de los puntos más representativos acoplados con mediciones. Se buscará asimismo combinar señales externas con la que introduce la fricción mecánica del arco. En diferentes estadios, en el marco de la investigación, se utilizarán métodos de análisis y resíntesis digital de sonido a través de la técnica ATS (Analysis-Tranformation-Synthesis) (Di Liscia, 2003) tomando datos obtenidos por diferentes métodos de implementación de DFT (Discrete Fourier Transform) (Smith, 2012a, b, c, d) sobre señales provenientes de análisis de registros de audio en soporte digital o de señales de vibración mecánica.
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    Enhancing biodegradation of vegetable oil-contaminated soil with soybean texturized waste, spent mushroom substrate, and stabilized poultry litter in microcosm systems.
    (2024-06) Conde Molina, Debora; Di Gregorio, Vanina
    Industrial activities contribute to environmental pollution, particularly through unregulated effluent discharges, causing adverse effects on ecosystems. Vegetable oils, as insoluble substances, exacerbate this pollution, forming impermeable films and affecting the oxygen transfer, leading to serious habitat disruption. Organic wastes, such as soybean texturized waste, spent mushroom substrate, and stabilized poultry litter, were assessed for their efficacy in enhancing the degradation of vegetable oil in contaminated soil. For this purpose, contaminated soil was amended with each of the wastes (10% w/w) using microcosm systems, which were monitored physico-chemically, microbiologically and toxicologically. Results indicate that the wastes promoted significant oil degradation, achieving 83.1, 90.7, and 86.2% removal for soybean texturized waste, spent mushroom substrate, and stabilized poultry litter, respectively, within a 90-day period. Additionally, they positively influenced soil microbial activity, as evidenced by increased levels of culturable microorganisms and hydrolytic microbial activity. While bioassays indicated no phytotoxicity in most cases, soybean texturized waste exhibited inhibitory effects on seed germination and root elongation of Lactuca sativa. This study significantly enhances our comprehension of remediation techniques for sites tainted with vegetable oils, highlighting the critical role of organic waste as eco-friendly agents in soil restoration. Emphasizing the practical implications of these findings is imperative to underscore the relevance and urgency of addressing vegetable oil contamination in soil. Moving forward, tailored strategies considering both contaminant characteristics and soil ecosystem traits are vital for ensuring effective and sustainable soil remediation.
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    Caracterización magnética de la deformación plástica en acero AISI 439
    (Centro Atómico Bariloche CNEA, 2022) Neyra Astudillo, Miriam Rocío; Peláez, Pablo; Bonelli, Toro; López Pumarega, María Isabel; Gómez, Martin
    El acero inoxidable es un material que combina excelente resistencia a la corrosión con propiedades mecánicas muy adecuadas para aplicarlo en la construcción. Aunque han sido poco utilizados en esta área dado el comportamiento no lineal de la tensión desde bajos niveles de deformación, en la actualidad se empiezan a tener en cuenta. Por ese motivo, es importante su caracterización mecánica, siendo el Ruido Magnético Barkhausen (RMB) una técnica que puede ser útil para eso. El RMB es un método de END basado en el magnetismo. Es muy sensible al cambio o la modificación de los materiales ferromagnéticos, su microestructura, impurezas y otros defectos. El objetivo de este trabajo es correlacionar la variación del RMB con el comportamiento tensodeformacional de un acero AISI 439. Las probetas normalizadas fueron construidas y ensayadas en una máquina de ensayo de tracción uniaxial a temperatura ambiente con una velocidad constante de 1 mm/min. En primer lugar, se ensayó una probeta hasta la rotura para obtener las propiedades mecánicas. En este trabajo se presenta el análisis del RMB para diferentes deformaciones: a) 0 %, b) 1 %, c) 8 %, d) 16 %, e) 24 % y f) 32 %. Para producir el RMB, las probetas fueron estimuladas a través de un campo magnético generado por un solenoide. Se excitó por una onda sinusoidal de 10 Hz y 2 V. La bobina sensora de RMB se conectó a un amplificador y se ubicó en la zona central sobre la probeta. La probeta se colocó con su dirección axial paralela al campo magnético. Después de cada etapa de deformación plástica, se midieron el RMB en cada una de las probetas deformadas. Luego, todas las muestras fueron analizadas metalográficamente. En las probetas deformadas, se observó un alargamiento de los granos en la dirección de tracción y se comprobó que hay un aumento de la microdureza al crecer la deformación. En el análisis temporal de RMB se pudo observar que, a medida que aumenta la deformación, se incrementa la amplitud de las señales y hay también un ligero corrimiento de las mismas hacia tiempos mayores. A mayor deformación aumenta la cantidad de sitios de anclajes que se oponen al movimiento de las paredes de los dominios magnéticos y será necesaria una mayor energía para moverlas. En el análisis espectral se observa que en la probeta sin deformación, el mayor contenido energético en el dominio de la frecuencia comienza a manifestarse aproximadamente a partir de los 10 ms hasta los 35 ms. El mayor nivel de energía se da en el intervalo entre 20 ms y 30 ms y se extiende desde los 10 kHz hasta los 100 kHz aproximadamente. También se observan niveles de menor valor de energía hasta los 250 kHz en el mismo intervalo de tiempo. Este comportamiento cambia con la primera deformación de la probeta. Para el 1 % de deformación, el comienzo del RMB se produce antes de los 10 ms y la influencia de este se extiende más allá de los 35 ms con un aumento considerable entre los 15 ms y 20 ms. A medida que se aumenta la deformación, el comportamiento energético cambia. El inicio de la señal del RMB comienza cada vez más tarde, al contrario de lo que pasaba entre la condición sin deformación y deformado al 1 %. Para el 8 % el contenido energético comienza a partir de los 15 ms, para 16 % lo hace a partir de los 17 ms, 20 ms para la deformación al 24 % y un valor similar para la deformación al 32 %. Esto provoca que la energía se concentre cada vez más entre el intervalo de 20 ms a 30 ms. Se podría decir que a medida que la probeta comienza a deformarse más allá del 1 %, el efecto que se produce es que el RMB comienza a manifestarse en el intervalo de tiempo más acotado. El contenido de mayor energía comienza más tarde y se extingue antes en el tiempo. Los resultados obtenidos son satisfactorios para el estudio de la aplicabilidad de la técnica del RMB para la evaluación de la deformación plástica en este acero inoxidable.
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    Desarrollo de un sistema para obtener ciclos de histéresis en materiales ferromagnéticos
    (UTN FRD, 2023) Santillan, Jorge; Neyra Astudillo, Miriam Rocío; Nuñez, Nicolas; Sánchez, Hernan; Gómez, Martin
    Los materiales ferromagnéticos son importantes para el área de la ingeniería eléctrica. Existen de dos tipos, los magnéticamente blandos y los duros. Los materiales magnéticos duros son utilizados, por ejemplo, en altavoces, receptores telefónicos, motores síncronos sin escobillas y motores de arranque para automóviles. Los magnéticamente blandos son muy utilizados en los núcleos de máquinas eléctricas (transformadores, motores, generadores, relés, etc.) porque permiten concentrar y canalizar el flujo magnético generado por las bobinas que contienen dichas máquinas. Estos materiales tienen características propias y comparten el mismo problema en el análisis o diseño, la consideración más o menos realista de la magnetización de los materiales ferromagnéticos. La magnetización que presentan los materiales ferromagnéticos, exhibe un comportamiento complejo que no solo depende del valor actual del campo magnético, sino también del historial de la intensidad del campo al cual fue sometido previamente. Este proceso de se conoce como “histéresis magnética”. En este trabajo se realiza una descripción detallada del diseño, desarrollo, construcción y utilización de un equipo para la medición de ciclo de histéresis. Este equipo se ha realizado con un objetivo extra, que es el de cumplir algunos requisitos específicos como su bajo costo, la posibilidad de adquirir sus componentes en el mercado local y su facilidad de construcción y reparación. Finalmente, en este trabajo se plantean varios ejemplos de la aplicación de esta técnica en diversos materiales utilizando el equipo desarrollado.
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    Ruido Magnético Barkhausen para el análisis de deformación plástica en AISI 439
    (Facultad Regional San Francisco -UTN, 2023-11-30) Neyra Astudillo, Miriam Rocio; Peláez, Pablo; López Pumarega, María Isabel; Gómez, Martin
    En este trabajo se estudia el comportamiento plástico del AISI 439a partir de la técnica de ensayos no destructivos de Ruido Magnético Barkhausen (RMB). Los objetivos son analizarla respuesta del RMB para diferentes porcentajes de deformación plástica y buscar una correlación entre ambas variaciones. Las probetas normalizadas fueron ensayadas en una máquina de tracción uniaxial a temperatura ambiente y a velocidad constante. Después de cada etapa de deformación, se midió el RMB. Luego, se realizaron análisis temporal y espectral de las señales de RMB. También se calculó el valor RMS (valor cuadrático medio) del RMB. Se observó un aumento en la amplitud de la RMB al aumentar la deformación hasta un valor determinado, después del cual disminuye. Los resultados obtenidos son prometedores para la aplicabilidad de este método magnético para la cuantificación de la deformación plástica.
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    Estudio de la anisotropía magnética de aceros al Si con RMB
    (Facultad Regional San Francisco - UTN, 2023-11-30) Neyra Astudillo, Miriam Rocío; Castillo Menegotto, Francisco; Sánchez, Hernan; Mouriño, David; Gómez, Martin
    Cuando un material ferromagnético es sometido a campos magnéticos lentamente variables, se generan cambios en su magnetización, produciéndose “saltos” discretos. Estos saltos se generan por el movimiento de las paredes de los dominios magnéticos. Una pequeña bobina sobre la superficie de la muestra detecta el Ruido Magnético Barkhausen. El movimiento de estas paredes es regulado por la microestructura del material (precipitados, tamaño de grano, tensiones residuales, etc.). De esta manera indirecta se puede caracterizar al material. En este trabajo se estudia placas de acero al Si de diferente orientación: Grano Orientado y Grano No Orientado. Las mediciones de Ruido Magnético Barkhausen se realizaron en cada placa, caracterizando su anisotropía magnética. Para complementar, se estudió el ciclo de histéresis década material. Los resultados muestran una clara influencia dela orientación del grano.
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    Detección de fisuras en vigas vibrantes utilizando masas puntuales.
    (Asociación Argentina de Mecánica Computacional (AMCA)., 2023-11) Carnelutto, Maximiliano; Raffo, Javier Leandro; Ferrari, Juan, A.
    Se muestra la influencia de la presencia de masas puntuales para mejorar la detección de fisuras en vigas que vibran. Se presenta un modelo de vigas con masas puntuales y condiciones elásticas generales para modelar diferentes posiciones y profundidades de fisuras. Se analizan las vibraciones libres luego de obtener las ecuaciones diferenciales y condiciones de contorno de manera natural. Se utiliza el método de Ritz para obtener resultados numéricos y se analiza el efecto que causa la presencia de la masa puntual y como beneficia la detección de fisuras.
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    Análisis de vibraciones libres de soportes cortos con masas y restricciones elásticas generales.
    (Asociación Argentina de Mecánica Computacional (AMCA)., 2022-11) Carnelutto, Maximiliano; Raffo, Javier Leandro
    En la industria en general se encuentran diferentes tipos de soportes cortos para tuberías u otros equipos. Este tipo de soportes son comúnmente vistos en los sectores nucleares, navales, químicos, etc. En el trabajo se desarrolla un modelo de viga Timoshenko con masas puntuales y condiciones elásticas generales para modelar diferentes comportamientos del soporte, incluso la presencia de una fisura. Se analizan las vibraciones libres luego de obtener las ecuaciones diferenciales y condiciones de contorno y se obtienen resultados numéricos a partir de la solución exacta.
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    Análisis magneto acústico de la deformación plástica en aceros inoxidables.
    (2023-11-30) Neyra Astudillo, Miriam Rocío; Pelaez, Pablo; López Pumarega, María Isabel; Gómez, Martin
    Cuando un material ferromagnético es sometido a campos magnéticos lentamente variables, se generan cambios en su magnetización, produciéndose "saltos" discretos. Estos saltos son generados por el movimiento de las paredes de los dominios (MPD) magnéticos. El MPD también produce señales acústicas de baja intensidad y alta frecuencia conocidas como Emisión Magneto Acústica (EMA). Estas señales se detectan utilizando un sensor piezoeléctrico colocado sobre la muestra en estudio. El MPD está influenciado por la microestructura del metal (bordes de grano, precipitados, tensiones residuales, etc.). En este trabajo se estudia el comportamiento plástico de los aceros inoxidables AISI 430 y 439 mediante EMA, utilizando dos tipos de sensores piezoeléctricos: uno resonante y otro de banda ancha. El objetivo de este análisis es correlacionar la respuesta de la EMA a diferentes porcentajes de deformación plástica. Las probetas normalizadas fueron construidas y ensayadas en una máquina de tracción uniaxial. Después de cada etapa de deformación, se midió la EMA y se caracterizó la microestructura mediante metalografía. Se realizaron análisis de las señales medidas durante la deformación en los dominios temporal y de frecuencias. Los resultados obtenidos con el sensor de banda ancha fueron más precisos en comparación con el sensor resonante. Se observó que a medida que aumentaba la deformación se producía una disminución en la amplitud máxima de las señales de EMA. El análisis de la frecuencia mediante el espectrograma de la señal de EMA registrada con el sensor de banda ancha mostró una tendencia similar al análisis temporal de las señales.