Tesis de Metalúrgica

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    Caracterización microestructural y propiedades mecánicas de aceros HSLA en estado de suministro y después de tratamiento térmico de revenido
    (Universidad Nacional de Trujillo, 2024-04) Bardales Camacho, Gilberto Antonio; Huamán Cerdán, Alex Paul; Panta Mesones, Julio Tito
    La presente investigación, estudia la tenacidad, dureza, microdureza y microestructura de un acero de alta resistencia y baja aleación, tanto en su estado original y posterior a un tratamiento térmico de revenido, a temperaturas de: 400 °C, 500 °C, y 620 °C. Se realizaron ensayos al doblado por impacto tipo Charpy V para medir la tenacidad. Así mismo se realizaron ensayos de dureza en sección A y transversal a la sección A; microdurezas y análisis de las microestructuras. Los resultados marcaron que el acero en estudio es anisotrópico referente a dureza y respecto a los resultados obtenidos tanto de dureza, microdureza y tenacidad; identifican un acero de alta resistencia y baja aleación en transición a un acero de tipo estructural, esto se corrobora con las micrografías correspondientes que refleja una matriz ferrítica.
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    Influencia del tiempo y dosis de carbón de pirólisis de neumáticos usados y activado químicamente, sobre el porcentaje de remoción de arsénico
    (Universidad Nacional de Trujillo, 2024-04) Baca García, Fernando Junior; Silva Chacon, Marisela; Vega Gonzalez, Juan Antonio
    Se investigaron la influencia de las variables dosis (g/L) y tiempo de contacto (h), de carbón de pirólisis de neumáticos usados (NFU) activado químicamente para la remoción de arsénico de un efluente ácido generado a nivel laboratorio. Para la remoción de arsénico se utilizó un diseño bifactorial con la variable dosis de carbón activado con los niveles: 1, 2 y 3 (g/L); tiempo de contacto con los niveles: 0.5, 1.5, 3, 6 y 24 h, el carbón llamado negro de carbón o negro de humo se obtuvo del proceso de pirólisis de neumáticos usados de la empresa ECOMASERG, se activó con ácido nítrico y utilización de hidróxido de calcio. Los resultados obtenidos muestras el mayor valor obtenido de remoción de arsénico fue de 47.25% con dosis de 3 g/L y tiempo de contacto 24 horas, el menor valor fue de 17.46% con dosis de 1 g/L y 0.5 horas de contacto. Según el análisis de varianza, con un nivel de significancia de 95%, la dosis (g/L) de carbón de pirólisis con valor-P=0.00, el tiempo de contacto (h) valor-P=0.00, la interacción de variables tiene un valor-P= 0.493, por lo que se concluyó que las variables estudiadas influyen significativamente en la remoción de arsénico del efluente generado a nivel laboratorio con relave minero en medio ácido con pH =4.
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    Influencia del tiempo de tratamiento y tamaño de particula de cáscara de Musa Sapientum sobre la disminución de las concentraciones de Pb y Zn en efluente minero
    (Universidad Nacional de Trujillo, 2024-04) Bustos Contreras, Royer Moises; Portilla Rodríguez, Hans Roger
    El propósito de la investigación consistió en evaluar el impacto del tamaño de partícula y el tiempo de tratamiento de la cáscara de Musa Sapientum en el proceso de remoción de metales pesados, el objetivo fue disminuir concentraciones de Pb y Zn, de un efluente de flotación. Se realizaron 27 pruebas experimentales, implantándose un diseño experimental de modelo 22 y 3 repeticiones, considerando el tamaño de partícula de la cáscara de Musa Sapientum y el tiempo de tratamiento como factores influyentes, y los porcentajes de remoción de Pb y Zn como variables de respuesta. En base a esta investigación, en la cual se trabajó con tamaños de partícula de 100 % - m#10, 100 % - m#30 y 100 % - m#50, y tiempos de tratamiento de 10 min, 30min y 60 min; se pudo concluir que la mejor eficiencia de remoción de Pb y Zn, se logra con partículas de 100 % - m#50 y una duración de tratamiento de 60 min, obteniendo porcentajes de remoción de 55,1 % Pb y 30,8 % Zn.
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    Efecto de la temperatura de revenido en un acero AISI D2 con temple y temple – tratamiento criogénico sobre la dureza, resistencia al impacto y resistencia al desgaste
    (Universidad Nacional de Trujillo, 2024-04) Castillo Vásquez, Deyvi Branco; Rojas Minchola, Anthony Anderson; Purizaga Fernández, Ismael Ignacio
    La investigación evaluó el efecto de la temperatura de revenido en el acero AISI D2 templado en aceite y con tratamiento criogénico; sobre la dureza, resistencia al impacto y resistencia al desgaste. Las propiedades mecánicas se evaluaron con técnicas de indentación para obtener la dureza según norma ASTM E-18, método Charpy para obtener la resistencia al impacto según norma ASTM E23-98 y método de diferencia de pesos para determinar la resistencia al desgaste según norma ASTM G77. Se consideró un rango de temperaturas de revenido de 200, 300, 400, 500, 550 y 600ºC por un tiempo de 1 hora, una temperatura de austenización de 1020ºC y tratamiento criogénico a -196ºC por un tiempo de 3 horas. Los resultados mostraron que hasta la temperatura de revenido de 400ºC, se produce un alivio de tensiones resultado del temple del acero en aceite, aquí la dureza y resistencia al desgaste disminuyen y la resistencia al impacto aumenta, todo ligeramente. Conforme se incrementa la temperatura de revenido hasta 550ºC se produce la precipitación de carburos primarios de cromo y vanadio; y carburos secundarios que son finos y están homogéneamente distribuidos en la matriz (endurecimiento secundario), haciendo que los valores de dureza, resistencia al impacto y resistencia al desgaste sean los más altos. Finalmente, a temperaturas de revenido de 600ºC se produce la disminución de los carburos aleados y la martensita revenida se vuelve más basta, disminuyendo los valores de las propiedades mecánicas. Evaluando el efecto del tratamiento criogénico sobre las propiedades mecánicas a las condiciones de estudio, éste influye notablemente en 3 a 4 puntos por encima de los valores en muestras solo con temple y revenido, básicamente al casi 100% de martensita revenida presente en su microestructura final. Los resultados obtenidos fueron contrastados mediante análisis estadístico con un nivel de confianza del 95%, que demuestra la confiabilidad del estudio realizado.
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    Estudio de la temperatura de colada en una aleación de aluminio ASM 356 sobre fluidez, contracción volumétrica, resistencia a la tracción, tensión de fluencia, ductilidad y dureza
    (Universidad Nacional de Trujillo, 2024-04) Gutierrez Plasencia, Franklin; Loyola Mercedes, Daniel; Puriza Fernandes,Manuel Ignacio
    En la presente investigación se estudió la influencia de la temperatura de colada en la aleación aluminio ASM 356 sobre la fluidez, contracción volumétrica, resistencia a la tracción, tensión de fluencia, ductilidad y dureza. Las propiedades mecánicas mencionadas se evaluaron con métodos y probetas estandarizadas; según el método Schneider para la medición de la fluidez, según método de diferencia de dimensiones para cálculo de la contracción volumétrica, según la norma ASTM E-8 para el ensayo de tracción y según norma ASTM E-10 para el ensayo de dureza. El rango de temperaturas de colada en estudio que se consideraron en la investigación fueron de 680, 720, 760 y 800ºC, y la aleación fue colada en molde de arena a temperatura ambiente (25ºC). Los resultados obtenidos mostraron un incremento de la fluidez (cm) y la contracción volumétrica (%) con el aumento de la temperatura de colada desde 680ºC hasta 800ºC (sobrecalentamiento) que ocasiona un mayor tiempo de solidificación y un mayor flujo de aleación a través de los canales. La resistencia a la tracción, tensión de fluencia, ductilidad y dureza disminuyen conforme aumenta temperatura de colada (sobrecalentamiento) debido a la producción de dendritas gruesas con brazos dendríticos secundarios (EBDS) grandes, que originan microporos que también se favorecen por la fácil y rápida absorción de hidrógeno y oxígeno en la aleación líquida produciendo aún más microporosidades en la estructura. Dentro del rango de temperatura de colada seleccionado para la investigación, se concluye que la temperatura de 680ºC es la que mejores valores de las propiedades mecánicas analizadas nos dieron para la aleación de aluminio ASM 356 coladas en molde de arena. Los resultados obtenidos fueron contrastados mediante un análisis estadístico con un nivel de confianza del 95%, que demuestra la confiabilidad del estudio realizado.
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    Frecuencia del palpador para pruebas ultrasónicas y su influencia en propiedades acústicas en un bloque estándar
    (Universidad Nacional de Trujillo, 2024-04) Leyva Carrión, Lesly; Navarro Arqueros, Christian Jefferson; Vera Alvarado, Jorge Wilfredo
    La técnica de ultrasonido industrial es muy utilizada para detectar disconformidades internas en los materiales estructurales, como es importante determinar la posición exacta del defecto para posterior reparación, se requiere de bloques estándar de propiedades símiles al componente de ensayo que dispongan barrenos cuyas amplitudes permitan evaluar por comparación las generadas por defectos acorde a criterios de aceptabilidad establecidos en códigos de fabricación. El objetivo de la investigación fue fabricar un bloque para calibración en el sistema de prueba de ultrasonido mediante medidas acústicas conforme varia la frecuencia de oscilación. Los factores sónicos se registraron por la técnica pulso-eco y contacto directo, fueron realizadas 4 corridas en cada experimento y tres repeticiones con ondas acústicas longitudinales y corte con ángulo de refracción en acero de 70º, las frecuencias fueron 2.25 y 5.0 MHz. Los resultados indican que las medidas ultrasónicas varían con la frecuencia del transductor, con lo cual se recomienda utilizar para la inspección el mismo transductor utilizado para calibración. El bloque de referencia propuesto permitió calibrar en distancia y establecer curvas para referencia durante la evaluación de uniones por soldadura de acuerdo con los códigos ASME sección V y AWS D 1.1.
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    Influencia del espesor de recubrimiento sobre la capacidad de detención de discontinuidades del ensayo de partículas magnéticas en uniones soldadas
    (Universidad Nacional de Trujillo, 2024-04) Velasquez Maldonado, Jhon Erick; Vega Alcantara, Jonathan Luis Pablo; Vera Alvarado, Jorge Wilfredo
    El trabajo de investigación fue realizado para determinar cómo afecta el espesor del recubrimiento con pintura antióxido en juntas de soldadura, en la capacidad para detectar defectos mediante la prueba de partículas magnéticas secas visibles. Los ensayos fueron realizados teniendo como variable el nivel de espesor de recubrimiento sobre diez probetas soldadas que disponen de defectos. El ensayo para detectar defectos fue realizado utilizando un Yoke. La capacidad para detección de la técnica, fue evaluada con el Software mh1823POD y el método Hit/Miss. El resultado, representado en curvas de probabilidad de detección, indica que fue posible determinar valores 𝑎90 de 14,15mm para espesor promedio de 73μm, 𝑎90 de 22,45mm para espesor de 163μm, y 𝑎90 de 56,87mm para espesor de 271μm. Se infiere, que el nivel de espesor de recubrimiento afecta la eficacia del ensayo, es posible detectar mayor número de defectos y mejor rendimiento conforme disminuye el espesor de recubrimiento sobre las juntas soldadas.
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    Influencia del tiempo y relación compostaje/aserrín de un humedal artificial, sobre remoción de fe(ii) y ph de soluciones ácidas.
    (Universidad Nacional de Trujillo, 2024-04) Sanchez Villar, Yerson Elmer; Morales Mogollón, Milagros Katherine; Castillo Chung, Aldo Roger
    El propósito de esta investigación se centró en analizar de qué manera la variación en la relación volumétrica de compostaje/aserrín y el tiempo de exposición afecta la remoción de Fe (II) y el pH en soluciones ácidas simuladas mediante un humedal artificial. La metodología abordó aspectos físico-químicos, utilizando técnicas como la medición de concentración de Fe (II) por espectrofotometría uv-visible, pH y conductividad eléctrica. El diseño experimental fue de enfoque explicativo, aplicado y cuantitativo; como también de tipo bifactorial. Contemplando diferentes relaciones volumétricas de compostaje/aserrín (1/2, 1/1, 2/1) y tiempos de operación de 12 a 120 horas. Se construyeron y operaron humedales artificiales, cada uno con una relación específica de compostaje/aserrín, y se llevaron a cabo mediciones periódicas de las propiedades físico- químicas. Como resultado, se evidenció que a medida que se incrementaba la proporción de compostaje en la relación volumétrica, se observaba un aumento gradual en los valores de pH. Este fenómeno se asoció con la liberación de ácidos orgánicos durante la descomposición del compostaje, actuando como agentes taponadores que contrarrestan la acidez inicial de las soluciones. En cuanto a la remoción de Fe (II), se notó una tendencia creciente a lo largo del tiempo, independientemente de la relación volumétrica. Esta mejora en la eficiencia se atribuyó a procesos biológicos y químicos que se intensifican con la duración de la operación del humedal. Concluyendo que, la interacción entre estas variables demuestra tener un impacto significativo, resaltando la importancia de considerar tanto la composición del material de compostaje como el tiempo de exposición de aguas en humedales anaeróbicos.
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    Influencia del porcentaje de reemplazo de relave aurífero sulfurado de un geopolímero sobre el porcentaje de arsénico lixiviado
    (Universidad Nacional de Trujillo, 2024-04) Domínguez Sánchez, José Luis; Yengle Arce, Jean Franco Enrique; Castillo Chung, Aldo Roger
    La investigación se enfocó en determinar la influencia del reemplazo de relave aurífero sulfurado en la concentración de arsénico V liberado en solución de pastas geopoliméricas de concreto reciclado. A su vez se aplicaron métodos de caracterización mecánica y físico-química como: resistencia a la compresión ASTM C109, densidad superficial por dimensiones y análisis de grupos funcionales FTIR. Se destacó la aplicación de una metodología explicativa, aplicada y cuantitativa, con un diseño experimental de un solo factor. La muestra consistió en la formación de 40 pastas geopoliméricas de concreto reciclado con relación a/c de 0.55, de diferentes porcentajes de relave de reemplazo (5%, 10%, 15%, 20%) pasantes de malla Nº 200, activadas con solución de NaOH a 3M. La caracterización química se aplicó mediante los polvos obtenidos de las pastas conformadas, mediante el Método 1311: Procedimiento de lixiviación de características de toxicidad a edades de 7 y 28 días. Donde se realizó una lixiviación mediante un proceso de agitación continua durante aproximadamente 6 horas a temperatura ambiente. La sustancia líquida resultante se evaluó y cuantificó en términos de cationes. Entre la caracterización físico-química de los geopolímeros se obtuvieron una densidad aparente y una resistencia a la compresión optima de 2.02 g/cm3 y 23.12 MPa. Como resultados se obtuvo que, a mayores porcentajes de reemplazo de relave aurífero sulfuroso se generaron menores concentraciones de arsénico V lixiviado, manteniéndose los porcentajes de 15% y 20% con concentraciones de 0.010 mg/L y 0.008 mg/L respectivamente, en el margen de los límites establecidos por los Estándares de Calidad Ambiental (ECA). Alcanzando una concentración de arsénico V lixiviado ideal de 0.008 mg/L para el nivel 20% de reemplazo en pastas geopoliméricas de concreto reciclado con reemplazo de relave aurífero sulfuroso a 7 días.
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    Influencia del aeropromotor (AZ-4) y granulometría del mineral en la recuperación de óxido de plomo de un mineral mixto mediante flotación selectiva
    (Universidad Nacional de Trujillo, 2024-04) Simon Laiza, Carlos Alberto; Cordova Frias, Falconeli; Portilla Rodriguez, Hans Roger
    Se investigó la influencia de la dosis del aeropromotor AZ-4 y el porcentaje de granulometría en la recuperación de óxido de plomo (cerusita y anglesita), mediante flotación selectiva de un mineral mixto con sulfuros y óxidos de plomo, los análisis de difracción de rayos X, muestran las composiciones químicas de los diferentes elementos tales como Cerusita 2%, anglesita 4%, galena 5%. Para la flotación de óxido de plomo, se utilizó un diseño bifactorial con tres niveles, el primer factor dosis del aeropromotor AZ-4 con sus respetivos niveles de 345 g/t, 690 g/t, 1150g/t, el segundo factor porcentaje de granulometría con sus respectivos niveles 50%,55%,60%, siendo la variable dependiente la recuperación de óxido de plomo. Los resultados muestran que la máxima recuperación de óxido de plomo es 55% y se obtiene con dosis del aeropromotor AZ-4 de 1150 (g/t) y un porcentaje de granulometría del 60%. Las variables aeropromotor AZ-4 y granulometría (% - #200), según los resultados del análisis de varianza, con un nivel de significancia del 95%, indican que la dosis de AZ-4 (P value = 0.342) así como el porcentaje de granulometría (P value = 0.876) y la interacción de ambas variables (p value =1) no tienen una influencia significativa en la recuperación de óxido de plomo.
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    Efecto del porcentaje en peso de cobre en la aleación zinc – 22% aluminio (ZA-22) sobre la dureza, resistencia a la tracción, tensión de fluencia, ductilidad y resistencia al desgaste
    (Universidad Nacional de Trujillo, 2024-04) Alvarado Correa, Emanuel Jhordan; Palacios Mejia, Alex Ivan; Purizaga Fernández, Ismael
    Se estudió el efecto de los porcentajes en pesos de cobre en los rangos de 0.5 a 5.0% en las aleaciones zinc – 22% aluminios (ZA-22), sobre su dureza, resistencia a la tracción, tensión de fluencia, ductilidad y resistencias a los desgastes. Las aleaciones fueron producidas en forma de una barra cilíndrica de diámetro 15 mm x 180 mm de longitudes y discos de diámetros externos de 40 mm, diámetros internos de 20 mm por 15 mm de densidad que fueron colados en moldes de arenas secas, donde maquinaron la probeta para su ensayo de tracción respecto las normas ASTM E-8, probetas para los ensayos de dureza respecto las normas ASTM E-10 y probeta de ensayos de desgaste respecto las normas ASTM G-77. El resultado muestra los porcentajes en peso sobre cobre, de rangos de 0.5 a 5.0%, aumentan de gran manera la dureza, resistencias a las tracciones, tensiones de fluencias, ductilidades y resistencias sobre desgaste, porque los valores obtenidos fueron mayores que el de la aleación zinc – 22% aluminio sin cobre (0% Cu). El valor más alto obtenido de la propiedad en estudio fue para las aleaciones, zinc – 22% aluminio con 2% en peso de cobre. A valores mayores de 2.0% de cobre, las propiedades en estudio, disminuyen ligeramente. Microestructuralmente, las aleaciones zinc – 22% aluminios con porcentaje en pesos de cobre de 0.5 hasta 2.0% constan de dendritas formadas por fase alfa (α) y fase gamma (), partículas de compuestos estequiométrico CuZn5; y las aleaciones mayores de 2.0 hasta 5.0% de Cu constan de perlita (α + ) y compuestos intermetálicos interdendríticos  (CuZn4) y  (Al4 – Cu3 – Zn), también se observa que a porcentajes mayores a 2% de cobre en las aleaciones zinc – 22% aluminios (ZA-22) existe formación de perlita (α + ), lo que se deduce que el cobre en la aleación es perlitizante. El resultado obtenido fue contrastado mediante análisis estadísticos, con niveles de confianza de 95%.
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    Propiedades acústicas de un bloque de referencia patentado para ensayo de ultrasonido industrial en juntas soldadas de acero inoxidable
    (Universidad Nacional de Trujillo, 2024-04) Espinoza Chugnas, Hector Noel; Araujo Eustaquio Juan Oswaldo; Vera Alvarado, Jorge Wilfredo
    El sistema de prueba de ultrasonido industrial utilizado para detectar discontinuidades en uniones soldadas, requiere patrones estándar de referencia para calibración, tal como el patentado por la universidad nacional de Trujillo el año 2023. El objetivo del trabajo fue determinar la aptitud del bloque de calibración previa a la inspección de una junta soldada de acero inoxidable, mediante la obtención de sus propiedades acústicas, al variar la frecuencia del transductor. Las medidas acústicas fueron obtenidas con frecuencias de 2, 5 y 5 MHz, con ondas compresivas y corte por contacto directo del transductor acoplado al bloque de referencia fabricado de acero inoxidable, la inspección fue realizada en una junta soldada de acero inoxidable, para la evaluación de defectos se asumió como referencia el código AWS D 1.6. Las propiedades acústicas en el bloque estándar difieren cuando aumenta la frecuencia de oscilación, disminuyendo la rapidez en la onda e incrementó el coeficiente de atenuación, por mayor dispersión del haz en los límites del grano. De hecho, fue necesario ejecutar la prueba con idéntica frecuencia a la de calibración. Con lo cual, el bloque de referencia estándar por su geometría, es adecuado para calibración del ensayo de ultrasonido industrial.
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    Efecto del tiempo de revenido en una aleación cobre – 15% aluminio sobre la dureza, resistencia al desgaste, resistencia al impacto y microestructura
    (Universidad Nacional de Trujillo, 2024-04) Corro Domínguez, Roberth Dennis; Ubillús Maza, Franco Antonio; Purizaga Fernández, Ismael
    En esta investigación se ha estudiado el tiempo de revenido a 400ºC, en el intervalo de 1 a 10 horas, en la aleación cobre – 15% aluminio con temple en agua desde 900ºC y su efecto sobre la dureza, resistencia al desgaste, resistencia al impacto y microestructura. Se utilizaron probetas según norma ASTM E-10 para el ensayo de dureza, probetas según norma ASTM G-77 para el ensayo de desgaste y probetas según norma ASTM E-23 para el ensayo de impacto. Los resultados muestran que la dureza, resistencia al desgaste y resistencia al impacto aumentan con el incremento del tiempo de revenido hasta 4 horas, y para tiempos de revenido mayores a 4 horas, la dureza, resistencia al desgaste y resistencia al impacto disminuyen hasta 10 horas de tiempo de revenido. Además, los valores obtenidos para todos los niveles del tiempo de revenido en la aleación cobre – 15% aluminio son mayores que la aleación en estado fundido, y según el desgaste, esta aleación en todos los niveles de tiempo de revenido en estudio es muy resistente. Microestructuralmente, la aleación cobre – 15% aluminio en estado fundido consta de fase eutectoide y fase gamma 2, característica de una fundición hipereutectoide. La aleación con temple y revenido hasta 4 horas consta de placas aciculares de fase alfa (α) en una matriz de martensita revenida (β’) y para tiempos mayores de 4 horas hasta 10 horas consta de alfa (α) y gamma 2 (γ2). Con el tiempo de revenido de 4 horas, a 400ºC, la aleación cobre – 15% aluminio obtuvo los mejores resultados de las propiedades en estudio. Los resultados obtenidos han sido contrastados con un análisis de varianza con un nivel de confianza de 95%.
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    Influencia de la concentración de NaOH, sobre la resistencia a compresión de morteros con reemplazos de escorias de fundición
    (Universidad Nacional de Trujillo, 2024-04) Gutierrez Acuña, Jordan Elias; Gonzalez Huaynacari, Luis Alberto; Castillo Chung, Aldo Roger
    La presente investigación tuvo como objetivo determinar la influencia de la concentración de NaOH, sobre la resistencia a compresión de morteros con reemplazos de escorias de fundición. De igual forma se realizó una caracterización fisicoquímica como: densidad aparente, porosidad superficial y grupos funcionales, de tal manera poder dar un valor agregado a los residuos de escorias de fundición de mineral aurífero mediante una geopolimerización con distintas concentraciones de NaOH. En esta investigación se aplicó una metodología explicativa, aplicada, y cuantitativa, a través de un diseño experimental unifactorial. La muestra de la investigación consistió en conformar 40 morteros de relación a/c 0.55, con relación conglomerante/agregado 1/3 (v/v) y relación de cemento y escorias de fundición de mineral aurífero (1:1 v/v). Las escorias de fundición fueron de granulometría pasante por malla Nº200; las cuales fueron activadas con NaOH en concentraciones de 2M, 4M, 6M y 8M. Estos morteros fueron sometidos a caracterización mecánica mediante la norma ASTM C109 para resistencia a la compresión en edades de 7 y 28 días. Asimismo, fueron sometidos a caracterización fisicoquímica como; densidad aparente a través de sus dimensiones, porosidad superficial a través de microscopia óptica y grupos funcionales a través de espectros FTIR. Como resultados se obtuvieron que a medida que la concentración de la solución alcalina de NaOH aumenta en el mortero, la resistencia a la compresión aumenta. Se obtuvo una resistencia a la compresión máxima de 27.76 MPa para el nivel 8M en morteros de cemento con reemplazo de escorias de fundición de mineral aurífero.
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    Efecto del tiempo de recocido en una fundición gris ASTM A48 clase 40 sobre la resistencia a la tracción, tensión de fluencia, ductilidad, resistencia al impacto, dureza y microestructura
    (Universidad Nacional de Trujillo, 2024-04) Haro Rubio, Yardley Alexander; Moya Torres, Gilmer Fernando; Purizaga Fernandez, Izmael Ignacio
    La presente investigación estudió el efecto del tiempo de recocido, considerando: 2, 5, 8, 10, 12, 15 y 18 horas, a una temperatura de 900ºC en la fundición gris ASTM A48 - clase 40 con enfriamiento lento (dentro del horno); sobre la resistencia a la tracción, tensión de fluencia, ductilidad, resistencia al impacto y dureza. Las variables dependientes fueron evaluadas utilizando: un ensayo mecánico de tracción uniaxial, según norma ASTM E-8, para obtener de forma automatizada la resistencia a la tracción, tensión de fluencia y ductilidad; el método Charpy, según norma ASTM E23-98, para obtener la resistencia al impacto; y técnicas de identación, según norma ASTM E-10, para obtener la dureza. Inicialmente, la microestructura del material de estudio está conformada por una matriz de perlita y hojuelas de grafito tipo A que son una estructura frágil; y conforme aumenta el tiempo de recocido hasta las 18 horas, la perlita desaparece y a su vez aumenta la ferrita debido a la transformación de la austenita a 900ºC, obteniendo finalmente una estructura con matriz ferrítica y hojuelas de grafito tipo A, el cual durante todo el proceso del tratamiento térmico es estable. Debido a este fenómeno, la resistencia a la tracción, tensión de fluencia y dureza disminuyen; y la resistencia al impacto y la ductilidad aumentan ya que la estructura final es dúctil y tenaz. A un tiempo de recocido de 12 horas se logró tener una matriz ferrítica al 100% con hojuelas de grafito tipo A, y a tiempos mayores lo único que sucede es un engrosamiento de las hojuelas de grafito producto de la difusión de carbono proveniente de la austenita. Los resultados obtenidos se consideran bajos en comparación con otros materiales similares de fundición que contienen grafito, debido a que las hojuelas actúan como concentradores de tensión y tienen efecto de entallas que no permiten el deslizamiento. Los resultados obtenidos fueron contrastados mediante análisis estadístico con un nivel de confianza del 95%, que demuestra la confiabilidad del estudio realizado.
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    Influencia en la relación en masa relave – residuos de crisoles cerámicos sobre resistencia a la compresión de morteros alcalinos
    (Universidad Nacional de Trujillo, 2024-04) Gamboa Quispe, Jordan Leyver; Zavaleta Rodriguez, Carlos Alonzo; Castillo Chung, Aldo Roger
    En esta investigación sobre la influencia de la relación en masa relave-residuos de crisoles cerámicos en la resistencia a la compresión de morteros alcalinos, se utilizó polvo finamente molido de relaves y residuos de crisoles cerámicos reciclados. Los ensayos mecánicos, conforme a ASTM C109, se llevaron a cabo en muestras cúbicas de 5x5x5 cm. Las relaciones en masa de los polvos de relaves y crisoles reciclados (5/7, 1/2, 1/3, 1/5, 1/11) fueron seleccionadas pre-experimentalmente según la resistencia a la compresión. La relación aglomerante-agregado fue constante (2:1), mientras que la relación aglomerante-solución alcalina se mantuvo en 0.75. La activación alcalina se logró con una solución de NaOH (5M). Los resultados indican que las relaciones en masa preseleccionadas impactan la resistencia a la compresión, siendo más notable en la proporción 1/3 con un aumento del 34.88% en comparación con 5/7.La caracterización FT-IR reveló la presencia de aluminosilicatos en los polvos de crisoles cerámicos reciclados, mientras que los enlaces Si-O y Al-O indicaron el proceso de geo polimerización. Las modificaciones en los grupos funcionales, especialmente entre 700 cm-1 y 1500 cm-1, sugieren cambios significativos durante la activación alcalina. Además, se observó una relación inversa entre los defectos en los morteros alcalinos y la resistencia a la compresión, siendo los valores directamente proporcionales al tiempo de curado. El máximo valor promedio de resistencia a la compresión fue de 13.30 MPa para la relación 1/3, mostrando una mejora del 34.88% frente a la relación 5/7 (9.86 MPa). Estos hallazgos sugieren una correlación crucial entre las relaciones de masa y la activación alcalina en la mejora de la resistencia a la compresión en estos morteros.
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    Estudio de la temperatura de austemperizado en la obtención de la fundición ADI sobre la resistencia a la tracción, tensión de fluencia, ductilidad, resistencia al desgaste y dureza de una fundición nodular ASTM A536
    (Universidad Nacional de Trujillo, 2024-03) Cerna Solano, Ariel; Vásquez Suárez, Gian Marco; Purizaga Fernández, Ismael Ignacio
    En la presente investigación se evaluó el efecto de la temperatura de austempering, en el rango de 240 a 400ºC por 45 minutos, en la fundición nodular o dúctil ASTM A536 austenizada a 900ºC por 40 minutos, sobre la dureza, resistencia a la tracción, tensión de fluencia, ductilidad y resistencia al desgaste. Se utilizaron probetas estandarizadas según norma ASTM E-10 para el ensayo de dureza, probetas según norma ASTM E-8 para el ensayo de tracción y probetas según norma ASTM G-77 para el ensayo de desgaste. Los valores experimentales obtenidos y el análisis estadístico de los mismos confirman el efecto significativo de la temperatura de austempering, a las condiciones de estudio, en la fundición nodular o dúctil ASTM A536 sobre las propiedades mecánicas evaluadas, de tal manera que, a una temperatura de 240ºC se obtienen los valores más altos de dureza, resistencia a la tracción, tensión de fluencia y resistencia al desgaste debido a que microestructuralmente está formada por nódulos de grafito y finas placas o agujas de ferrita dispersas en la austenita (H) metaestable que está enriquecida con carbono. Conforme aumenta la temperatura hasta 360ºC, las mismas propiedades mecánicas mencionadas disminuyen debido a que las agujas o placas de ferrita se van haciendo más gruesas distorsionando la matriz. Luego a 400ºC, se produce un ligero incremento en los valores de las propiedades mecánicas, debido a la precipitación del carbono expulsado de la ferrita en los flancos o bordes de los nódulos produciendo un encapsulamiento de esta zona. La ductilidad presenta un aumento conforme se incrementa la temperatura de austempering, debido a que las agujas o placas de ferrita que se van haciendo bastas son blandas. Los resultados obtenidos han sido contrastados con un análisis estadístico con un nivel de confianza de 95%.
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    Efecto de la temperatura de carbonitruración líquida en el acero AISI 1045 sobre la dureza superficial, resistencia al desgaste y resistencia al impacto
    (Universidad Nacional de Trujillo, 2024-03) Fernandez Valdiviezo, Yordin Efrain; Henríquez Rodríguez, Franco Leopoldo; Purizaga Fernandez, Ismael Ignacio
    En esta investigación se estudió el efecto de la temperatura de carbonitruración en el acero AISI 1045 sobre la dureza superficial, resistencia al desgaste y resistencia al impacto. Se experimentó con probetas según norma ASTM E-18 para el ensayo de dureza, probetas según norma ASTM G-77 para el ensayo de desgaste y probetas según norma ASTM E 23-98 para el ensayo de impacto. En el procedimiento experimental, las temperaturas de carbonitruración en estudio fueron 780, 820, 860, 900 y 940ºC con un tiempo de permanencia de 3 horas y revenidos a 200ºC por 1 hora. Además, se utilizó como medio difusor en el proceso de carbonitruración líquida: 30% NaCN, 40% Na2CO3 y 30%NaCl. Los resultados obtenidos muestran un incremento de la dureza superficial y la resistencia al desgaste con el aumento de la temperatura de carbonitruración desde 780ºC hasta 860ºC, y luego, disminuye ligeramente para temperaturas de carbonitruración de 900 y 940ºC. La resistencia al impacto disminuye conforme aumenta el tiempo de carbonitruración debido al aumento del espesor de capa carbonitrurada. Un análisis adicional con respecto al espesor de capa (X), ésta aumenta con el incremento de la temperatura obedeciendo a la Segunda Ley de Fick. Se concluye que para el acero AISI 1045 carbonitrurado en las condiciones de estudio, los mejores valores de las propiedades mecánicas analizadas fue para probetas carbonitruradas a 860ºC por 3 horas, templados en agua y revenidos a 200ºC por 1 hora. Los resultados obtenidos fueron contrastados con un análisis estadístico, con un nivel de confianza del 95% donde se muestra la confiabilidad del estudio realizado.
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    Efecto del porcentaje en peso cobre en una fundición gris ASTM A 48 clase 40 sobre la dureza, resistencia a la tracción, ductilidad y resistencia al desgaste
    (Universidad Nacional de Trujillo, 2024-03) Carrasco Calderon, Jorge Luis; Cardenas Vera, Carlos Ernesto; Purizaga Fernandez, Ismael Ignacio
    En esta investigación se estudió el efecto del porcentaje en peso de cobre en el rango de 0.5 a 5.0% sobre la fundición gris ASTM A 48 clase 40 y su repercusión sobre la dureza, resistencia a la tracción, ductilidad y resistencia al desgaste. Se experimentó con probetas según norma ASTM E-10 para el ensayo de dureza, probetas según norma ASTM E-8 para el ensayo de tracción y probetas según norma ASTM G-77 para el ensayo de desgaste. Los resultados obtenidos confirman el efecto significativo del porcentaje en peso de cobre bajo las condiciones de estudio en la fundición gris ASTM A 48 clase 40 sobre las propiedades mecánicas en estudio, de tal manera que para porcentajes en peso de cobre hasta 3.0%, se incrementan la dureza y resistencia a la tracción; y para porcentajes mayores a 3.0% peso de cobre disminuyen ligeramente la dureza y resistencia a la tracción. Mientras que porcentajes de 0.5% hasta 5.0% peso Cu incrementan la ductilidad y resistencia al desgaste. El valor de 3.0% peso de cobre en la fundición gris ASTM A 48 clase 40 es el mejor, debido que a este porcentaje se obtuvo los mejores resultados propiedades mecánicas en estudio. Microestructuralmente, la fundición gris ASTM A 48 clase 40 con porcentajes menores al 3.0% en peso de cobre, presentan grafito en forma de hojuelas, perlita (matriz) y precipitados de épsilon (ricas en cobre) en su estructura. Conforme se incrementa el porcentaje de cobre, van apareciendo adicionalmente zonas de ferrita y nódulos de grafito debido a la mínima solubilidad del cobre en la fundición gris a porcentajes de cobre elevados. Los resultados obtenidos han sido contrastados con un análisis estadístico con un nivel de confianza de 95%.
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    Estudio de la temperatura de revenido en la aleación cobre – 10% aluminio colado en molde de arena sobre la dureza, tiempo de ruptura en corrosión bajo tensión y microestructura
    (Universidad Nacional de Trujillo, 2024-03) Arteaga Villavicencio, Owen Del Piero; Murga Olguin, Edson Paul; Purizaga Fernandez, Ismael
    En el presente estudió se evaluó el efecto de la temperatura de revenido, en el rango de 200 a 500ºC, en la aleación cobre – 10% aluminio colado en molde de arena y templado desde 900ºC en un medio corrosivo de H2SO4 1N y una carga aplicada de 168 kg, sobre la dureza, tiempo de ruptura en corrosión bajo tensión (CBT) y la microestructura. Se experimentó con probetas según norma ASTM E-10 para el ensayo de dureza, con probetas según norma ASTM G-49 para el ensayo de corrosión bajo tensión y técnicas de metalografía para evaluar microestructuras. La microestructura del material de estudio está formada por fase alfa primaria ( ) y eutectoide ( + 2) distribuido homogéneamente (aleación hipoeutectoide), luego de aplicar el temple desde los 900ºC en agua, se obtiene una microestructura de martensita (β')y solución sólida alfa (α) en forma de placas e inestable; y luego de aplicado el revenido hasta 400ºC la microestructura consta de una matriz de martensita (β') con placas alfa (α) delgadas y homogéneamente distribuidas lo que mejora la dureza y el tiempo de ruptura en corrosión bajo tensión, creando resistencia a la carga axial y evitando la formación de grieta para la fractura, siendo a esta temperatura de revenido donde se obtienen los mejores valores de las propiedades estudiadas. Con el incremento de la temperatura a 500ºC, las propiedades de dureza y el tiempo de ruptura en corrosión bajo tensión disminuyen, debido a que las placas alfa (α) se hacen bastas en la matriz de martensita (β') volviendo dúctil y plástica la aleación. Se concluye que, la temperatura de revenido afecta significativamente la dureza y tiempo de ruptura en CBT, ya que los datos obtenidos han sido contrastados mediante, análisis estadístico con un nivel de confianza de 95% demostrando la confiabilidad del estudio realizado.