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ilustraciones, diagramas The dynamic growth shown by cities has generated an accelerated reduction in useful areas and therefore the need to optimize space. This implies the need to execute works with special conditions such as important excavations, often surrounded by infrastructure that is prone to suffer affectations in its functionality and stability. In these cases, a stress-strain behavior evaluation of the soil is necessary. Geotechnical modeling has become the main engineers resource, providing a tool to numerically reproduce or predict the soil behavior. Advanced constitutive models which account for soil anisotropy, stress history, hardening-softening, among other soil characteristics, have been developed in the last decades. Nevertheless, the state of local practice shows that the vast majority of analyses are approached through limit equilibrium theories, or the application of very simple constitutive models. The application of these methods leads to not very accurate predictive results. Another important identified limitation is the lack of studies focused on the mechanical behavior of residual soils and the development and validation of constitutive models, which are often carried out on sedimentary soils. In this work an evaluation of the capabilities of three (3) constitutive models to reproduce the mechanical behavior of an Igneous residual soil in south of The Aburrá Valley is presented. Starting from advanced available residual soil characterization experimental data, the predictive capacity of the evaluated constitutive models was evaluated against very small and large strain responses, drain and undrained conditions, and different shearing paths, considering one single set of constitutive parameters per model. Inverse analysis techniques were applied in order to identify correctly the constitutive parameters that could not be obtained from the experimental data, demonstrating the high applicability of these tools on geotechnical modeling. El crecimiento dinámico de las ciudades ha generado una reducción de áreas útiles, haciendo necesaria la optimización de espacio, lo que implica la ejecución de obras con condiciones especiales como excavaciones de gran magnitud, frecuentemente cerca de infraestructura existente propensa a sufrir daños. En estos casos se hace necesaria la evaluación del desempeño esfuerzo-deformación del suelo. La modelación numérica se ha convertido en el principal recurso de los ingenieros para predecir el comportamiento del suelo. A pesar de que los modelos constitutivos avanzados son capaces de reproducir aspectos del comportamiento del suelo tales como su historia de carga, anisotropía, entre otros, el estado de la práctica local se desarrolla todavía bajo teorías de equilibrio límite o modelos constitutivos muy simples, cuya aplicación resulta en predicciones poco acertadas. Otra importante falencia identificada es la falta de estudios enfocados en el comportamiento mecánico de suelos residuales, y el desarrollo y validación de modelos constitutivos aplicados a estos, que en la mayoría de casos se enfocan en suelos de origen sedimentario. En este trabajo se evalúa la capacidad de tres modelos constitutivos para reproducir el comportamiento mecánico de un suelo de origen residual de roca Ígnea del sur del Valle de Aburrá. A partir de datos experimentales avanzados de caracterización mecánica se evaluó la capacidad predictiva de los modelos ante respuesta en el rango de muy bajas y largas deformaciones, condiciones drenadas y no drenadas, y diferentes trayectorias de falla, considerando un solo set de parámetros por cada modelo. Se implementaron técnicas de análisis inverso para definir los parámetros que no pudieron ser identificados a partir de los datos experimentales disponibles, demostrando la alta aplicabilidad de este tipo de herramientas en la modelación geotécnica. (Texto tomado de la fuente) Maestría Magíster en Ingeniería - Geotecnia Modelación numérica Simulación Numérica del Suelo Área Curricular de Ingeniería Civil

[ES] La resistencia frente a solicitaciones por parte del hueso es una de las competencias mecánicas más importantes de nuestro esqueleto. Si bien es necesario la existencia de un estado de deformación umbral para mantener activa la remodelación ósea a lo largo de nuestra vida, las cargas excesivas pueden ocasionar la fractura ósea. Por otro lado, el deterioro óseo como consecuencia del envejecimiento o la prevalencia de patologías como la osteoporosis, conlleva una reducción significativa de la función mecánica del hueso, lo que supone una merma frente a solicitaciones cotidianas o que serían soportables por un hueso sano y joven. El objetivo de este TFM es abordar el estudio mediante análisis numérico del comportamiento de la estructura ósea trabecular frente acciones de tracción y compresión cuasi-estática con el fin de establecer la influencia de la densidad ósea aparente en dicho comportamiento. La densidad ósea aparente es uno de los parámetros más representativos del estado óseo con la edad y frente a ciertas enfermedades. Para ello se propone desarrollar las siguientes tareas: 1. Se crearán modelos numéricos mediante el Método de los Elementos Finitos de unidades representativas de hueso trabecular basados en el modelo analítico de Kim y Al-Hassani (2002). Estos modelos representan una estructura ósea trabecular vertebral donde predominan los puntales como unidad estructural (ver Figura 1), parametrizada en función de la edad y el sexo. Esto nos conducirá a modelos con diferente densidad ósea aparente. 2. Se fabricarán, mediante impresión tridimensional con ácido poliláctico (PLA), diversas muestras de modelos representativos. Esta tarea se llevará a cabo en el Área de Ingeniería Mecánica del DIMM. 3. Los modelos fabricados se ensayarán bajo carga de compresión cuasiestática en las máquinas de ensayo del Área de Ingeniería Mecánica del DIMM. 4. Para validar el procedimiento de cálculo numérico, se correlacionarán los resultados de la simulación con los obtenidos experimentalmente. Para ello, en el modelo de elementos finitos se asumirán las propiedades elásticas y resistentes del PLA disponibles en los datos del fabricante e inferirán aquéllas que no sean conocidas a priori, con el fin de calibrar la respuesta mecánica. 5. Una vez validado el modelo, se implementarán las propiedades elásticas orientadas del tejido lamelar para un grado de porosidad y densidad mineral ósea normal. Se analizará numéricamente el comportamiento mecánico de la unidad representativa del tejido óseo trabecular vertebral frente a cargas de tracción, compresión y pandeo por compresión, para diversos valores de edad y sexo. Asimismo, se estudiará la influencia de la rotura de puntales en la respuesta mecánica. 6. Por último, se realizará una comparativa entre los resultados obtenidos que permita establecer si existe, y en qué medida, influencia de la densidad ósea aparente en la respuesta del tejido trabecular vertebral frente a cargas de tracción y compresión.

[ES] La interacción entre la Ingeniería y la Biomecánica resulta un tema de interés creciente tanto en la investigación como en la práctica clínica. La estructura ósea constituye el soporte estructural del cuerpo humano, capaz de soportar cargas y transmitir esfuerzos y movimientos. Su estudio, por lo tanto, puede abordarse desde el punto de vista del Ingeniero Mecánico. Por otro lado, es bien sabido que la presencia de poros en componentes estructurales ejerce una gran influencia en su competencia mecánica, tanto desde el punto de vista de rigidez como de resistencia. En este TFG, se pretende estudiar la influencia de la porosidad a nivel de tejido, en el comportamiento resistente del hueso. Dicha porosidad aumenta significativamente en determinadas patologías como la osteoporosis con elevada tasa de perforación. Sin duda, este fenómeno menoscaba la integridad estructural de nuestro esqueleto. Para la consecución de dicho objetivo, el alumno realizará las siguientes tareas: 1. Los poros actúan como concentradores de tensión. Por lo tanto, en primer lugar, llevará a cabo un estudio de convergencia para establecer los requerimientos en cuanto a finura de malla y grado de interpolación necesarios para abordar con precisión este Trabajo. 2. Seguidamente, pondrá a punto el proceso de generación de modelos numéricos de un volumen elemental representativo de tejido lamelar con porosidad variable, considerando los siguientes puntos: 2.1 Implementará las ecuaciones para el cálculo de las propiedades elásticas del tejido lamelar para una densidad de mineral ósea determinada (Bone Mineral Density, BMD), desarrolladas en el Área de Ingeniería Mecánica del DIMM y que se le proporcionarán al alumno. 2.2 Generará la porosidad variable mediante la substracción de volúmenes creados aleatoriamente. En primer lugar, considerará un nivel de porosidad compatible con un tejido óseo sano (próximo a un 5%). En la literatura encontramos valores de los límites resistentes para dicho grado de porosidad y BMD constante. Conociendo estos valores, mediante análisis numérico, inferirá los límites resistentes para el tejido lamelar sano no poroso y BMD dada. 2.3 A continuación, los límites resistentes inferidos en el punto anterior, se emplearán en los siguientes modelos numéricos en los que se modelará niveles de porosidad diferentes y BMD constante y para los que no se conoce su comportamiento resistente. 2.4 Este proceso (puntos 2.2 y 2.3) se repetirá para diferentes valores de BMD. Las tareas descritas se llevarán a cabo mediante la implementación de Scripts en Matlab. Desde la rutina principal se ejecutará en modo batch el software de elementos finitos ANSYS APDL para la generación y análisis de los modelos numéricos. Por último, y como objetivo principal del TFG, se post procesarán los resultados y se propondrá un modelo matemático para la estimación de los límites resistentes del tejido lamelar en función del grado de porosidad tisular y BMD., [EN] The strength of human bone is directly linked to its main constituent, the lamellar bone tissue. This tissue, made up of collagen fibres, mineral in the form of hydroxyapatite crystals and water, provides sufficient mechanical properties to withstand the stresses to which the bone is subjected. There are many aspects that affects positively or negatively on the resistance capacity of the bone tissue. However, based on the literature, the determining factors of bone resistance are bone mineral density and porosity contained in the tissue, which are established as study variables in the present work. Regarding the latter, this study refers to microporosity at the tissue level in natural proportions. This tissue porosity results mainly from the lacunae in which the osteocytes reside, which can be represented in the form of an ellipsoid with the orientations and dimensions previously established in the literature. Considering the lamellar tissue as a composite material based on its structure and composition, during this Bachelor’s Thesis the study of tensile strength limits of the material subjected to tensile stress as a function of mineral content and natural porosity has been carried out by means of numerical analysis. For this purpose, a model has been used whose resistant properties, defined in the literature, are homogenized in such a way that the constituents at a higher depth level are discriminated. Thus, the influence of mineral density and natural porosity of bone tissue on the strength limits, both longitudinal and transverse directions, has been analysed by means of the finite element method. Their effect is completely opposite. The mineral content advantage the strength capacity, a significant relationship can be appreciated in the longitudinal direction of the material. On the other hand, the increase in porosity leads to a decrease in strength, which results from the stress concentrators induced by the ellipsoids. Furthermore, from the results of the numerical modelling, a mathematical model has been estimated to obtain the tensile strength limits in the longitudinal and transverse directions as a function of mineral density and porosity of bone tissue. This Bachelor’s Thesis brings together different knowledge necessary to model the biomechanical behaviour of lamellar bone tissue acquired throughout the Mechanical Engineering Degree, mainly related to elasticity and strength of materials, computational calculation using finite elements and composite materials

El reciclaje de todo tipo de productos y materiales se ha convertido en una de las acciones más importantes en la sociedad actual. Este trabajo se centra en el reciclaje de bayetas de microfibras sintéticas para el ámbito de la arquitectura, así como la reducción de contaminación y residuos gracias a estas. Se estudiarán las capacidades físicas y mecánicas, de dicho material, en una matriz de yeso y se comprobará la respuesta de estas a distintos tipos de ensayos. Para ello se realizarán probetas con tres porcentajes de aditivos distintos (1%, 1,5% y 2% del peso) las cuales se someterán a ensayos de peso, densidad aparente, capacidad a flexión y capacidad a compresión. El análisis de los resultados obtenidos indica la viabilidad del producto sintético en rehabilitaciones, concretamente en placas de yeso laminado en tabiques autoportantes, gracias a su disminución en el peso y la densidad, con respecto a otros materiales comercializados. The recycling of all kinds of products and materials has become one of the most important actions in today's society. This work focuses on the recycling of synthetic microfiber cloths for the field of architecture, as well as the reduction of pollution and waste thanks to these. The physical and mechanical capacities of this material in a gypsum matrix will be studied and the response of these to different types of tests will be checked. To do this, specimens will be made with three percentages of different additives (1%, 1.5% and 2% of the weight) which will be subjected to tests of weight, bulk density, bending capacity and compression capacity. The analysis of the results obtained indicates the viability of the synthetic product in rehabilitations, specifically in laminated plasterboard in self-supporting partitions, thanks to its decrease in weight and density with respect to other materials marketed. Universidad de Sevilla. Grado en Fundamentos de la Arquitectura

[ES] La construcción con elementos prefabricados de hormigón es un sector en alza por la aceleración del proceso constructivo, el ahorro de costes derivados de la obra in situ y la mejora de la calidad y acabados, entre otros. En la construcción prefabricada de estructuras de ingeniería civil como puentes y edificios es frecuente el empleo de vigas prefabricadas de hormigón. La construcción con estas vigas requiere el vertido de una capa de hormigón in situ sobre las mismas tras su emplazamiento, que sirve como elemento integrador para garantizar la unidad estructural. Los elementos estructurales que se obtienen de esta forma son conocidos como vigas compuestas de hormigón. En vigas compuestas, aspectos como la resistencia a rasante de la interfaz entre hormigones han sido estudiados en numerosas publicaciones. No obstante, su comportamiento a cortante no ha sido, por el momento, analizado en profundidad. En consecuencia, existe muy poca información, tanto en la literatura existente como en los códigos de diseño actuales, acerca de la resistencia a cortante de estos elementos, de cómo influye la presencia de una interfaz entre los hormigones en la resistencia a cortante o de cómo contribuye la losa hormigonada in situ a dicha resistencia. La presente tesis doctoral tiene como objetivo estudiar la resistencia a cortante de vigas compuestas de hormigón. Para ello, se desarrolla un extenso programa experimental compuesto por vigas monolíticas y compuestas con y sin armadura transversal, con sección transversal rectangular o en forma de T y con hormigones de diferentes calidades en la viga prefabricada y en la losa hormigonada in situ. Se ensaya a cortante un total de 69 vigas de hormigón armado con el fin de analizar las diferentes variables de interés en la resistencia a cortante. A partir de los resultados experimentales, se propone un modelo mecánico de predicción de la resistencia a cortante de vigas compuestas de hormigón con sección transversal rectangular y en forma de T, que también es de aplicación a vigas monolíticas en T. Además, como apoyo al estudio experimental y al modelo mecánico, se modelan numéricamente algunos especímenes del programa experimental. Con todo ello, se busca incrementar el estado actual del conocimiento en este campo, mediante el aporte de un gran número de resultados experimentales y el análisis de los parámetros de diseño, así como sentar las bases para el desarrollo de una formulación de diseño de estructuras compuestas y de evaluación de las ya existentes globalmente aceptada por la comunidad científica., [CA] La construcció amb elements prefabricats de formigó és un sector en alça per l'acceleració del procés constructiu, l'estalvi de costos derivats de l'obra in situ i la millora de la qualitat i acabats, entre altres. En la construcció prefabricada d'estructures d'enginyeria civil com a ponts i edificis és freqüent l'ús de bigues prefabricades de formigó. La construcció amb aquestes bigues requereix l'abocament d'una capa de formigó in situ sobre les bigues després del seu emplaçament, que serveix com a element integrador per a garantir la unitat estructural. Els elements estructurals que s'obtenen d'aquesta forma són coneguts com a bigues compostes de formigó. En bigues compostes, aspectes com la resistència a rasant de la interfície entre formigons han sigut estudiats en nombroses publicacions. No obstant això, el seu comportament a tallant no ha sigut, de moment, analitzat en profunditat. En conseqüència, existeix molt poca informació, tant en la literatura existent com en els codis de disseny actuals, sobre la resistència a tallant d'aquests elements, de com influeix la presència d'una interfície entre els formigons en la resistència a tallant o de com contribueix la llosa formigonada in situ a aquesta resistència. La present tesi doctoral té com a objectiu estudiar la resistència a tallant de bigues compostes de formigó. Per a això, es desenvolupa un extens programa experimental compost per bigues monolítiques i compostes amb armadura transversal i sense, amb secció transversal rectangular o en forma de T i amb formigons de diferents qualitats en la biga prefabricada i en la llosa formigonada in situ. S'assaja a tallant un total de 69 bigues de formigó armat amb la finalitat d'analitzar les diferents variables d'interés en la resistència a tallant. A partir dels resultats experimentals, es proposa un model mecànic de predicció de la resistència a tallant de bigues compostes de formigó amb secció transversal rectangular i en forma de T, que també és aplicable a bigues monolítiques en T. A més, com a suport a l'estudi experimental i al model mecànic, es modelen numèricament alguns espècimens del programa experimental. Amb tot això, es pretén incrementar l'estat actual del coneixement en aquest camp, mitjançant l'aportació d'un gran nombre de resultats experimentals i l'anàlisi dels paràmetres de disseny, així com establir les bases per al desenvolupament d'una formulació de disseny d'estructures compostes i d'avaluació de les ja existents globalment acceptada per la comunitat científica., [EN] Construction with precast concrete elements is a booming sector due to the acceleration of the construction process, the saving of costs arising from the on-site construction and the quality and finish improvement, among others. Precast concrete beams are frequently used in the precast construction of civil engineering structures such as bridges and buildings. Construction with these beams requires the pouring of a cast-in-place concrete layer on top of the beams after their placement, which works as a unifying element to ensure structural integrity. Structural elements obtained in this way are known as concrete composite beams. In composite beams, some aspects such as the shear strength of the interface between concretes have been studied in multiple publications. However, their shear behaviour has not yet been analysed in depth. Consequently, there is very little information, both in the existing literature and in current design codes, about the shear strength of these elements, how the presence of an interface between the concretes influences the shear strength or how the cast-in-place concrete slab contributes to the shear strength. The aim of this doctoral thesis is to study the shear strength of concrete composite beams. For this purpose, an extensive experimental programme is developed, consisting of monolithic and composite beams with and without transverse reinforcement, with rectangular or T-shaped cross-section and with concretes of different qualities in the precast beam and in the slab. A total of 69 reinforced concrete beams are tested under shear forces in order to analyse the different variables of interest in shear strength. Based on the experimental results, a mechanical model for predicting the shear strength of concrete composite beams with rectangular and T-shaped cross-section is proposed, which is also applicable to monolithic T-beams. In addition, to support the experimental study and the mechanical model, some specimens of the experimental programme are numerically modelled. All in all, the aim is to improve the current state of knowledge in this field by providing a large number of experimental results and analysing the design parameters, as well as to lay the foundations for the development of a formulation for the design of existing structures and the assessment of existing ones that is globally accepted by the scientific community., The present doctoral thesis would not have been possible without the financial support of the Ministerio de Ciencia e Innovación (MCIN) and the Agencia Estatal de Investigación (AEI) through Grants BIA2015-64672-C4-4-R and RTI2018- 099091-B-C21-AR, both funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by the “ERDF A way of making Europe”. I am thankful as well for their support through Grant BES-2016-078010 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by the “ESF Investing in your future”. The project was also supported by the Regional Government of Valencia through Project AICO/2018/250. And finally, thanks to the Concrete Science and Technology University Institute (ICITECH) of the Universitat Politècnica de València (UPV; Spain) in which this research project has been developed, and to our concrete supplier Caplansa.

La presente Tesis Doctoral se enmarca en el campo de la Ciencia de Materiales, en concreto, en el desarrollo de materiales espumados metálicos con porosidad interconectada (también conocidos como espumas de poro abierto) para aplicaciones de disipación térmica. Dicho desarrollo concierne el prediseño de los materiales, su fabricación y una posterior caracterización microestructural, térmica, fluidodinámica y mecánica. Las espumas metálicas de poro abierto presentan elevada superficie específica por unidad de volumen, baja densidad, gran capacidad de transferencia de calor, así como unas propiedades mecánicas aceptables. La combinación de estas propiedades junto con una estructura porosa interconectada que permite el paso de un fluido a su través hace de estos materiales excelentes candidatos para numerosas aplicaciones en el campo de la electroquímica como electrodos, en catálisis como soportes catalíticos, en ingeniería biomédica donde se utilizan como implantes biocompatibles y biodegradables y en el área de la electrónica como disipadores e intercambiadores de calor. En los últimos años, el control térmico en la industria electrónica, aeronáutica y aeroespacial se ha convertido en un foco de estudio de numerosos autores como consecuencia de los grandes avances tecnológicos actuales, que implican una miniaturización de los equipos electrónicos y un aumento de la potencia y prestaciones de los mismos. En condiciones normales de operación, los equipos más modernos generan grandes excesos de calor que deben ser eliminados con el fin de evitar fallos y roturas de los empaquetados electrónicos. La arquitectura de estos empaquetados electrónicos, en su forma más simple, consiste en un chip de silicio (foco emisor de calor) seguido de un material cerámico que cumple la función de aislante eléctrico (normalmente, de AlN) y de dos tipos de materiales responsables de eliminar los excesos de calor. Por un lado, se emplean los conocidos disipadores pasivos, caracterizados por presentar elevada conductividad térmica y bajo coeficiente térmico de expansión. Estos componentes conducen el calor a través de su estructura hasta zonas más alejadas donde se localiza un disipador activo. Los materiales compuestos metal/cerámica, como aluminio/diamante y aluminio/grafito, son buenos ejemplos de disipadores de calor pasivos. Numerosos autores revelaron que las prestaciones de estos materiales pueden ser mejoradas mediante la nanoingeniería interfacial matriz-refuerzo, dando lugar a materiales compuestos de conductividad térmica superior, bajos coeficientes térmicos de expansión y, en ocasiones, propiedades mecánicas mejoradas. Por otro lado, los disipadores activos se encargan de transportar el calor por conducción a través de la estructura sólida del material y transferirlo por convección a un fluido en movimiento a través de su estructura interna que lo elimina al medio. Los disipadores activos más comunes son los conocidos disipadores de aletas de aluminio. En ocasiones, estos son sustituidos por espumas metálicas de poro abierto puesto que presentan una mayor área específica, elevado coeficiente térmico de transferencia, así como una buena conductividad térmica y densidad reducida. Existen dos estrategias para la generación de porosidad en espumas de poro abierto: i) autoformación, según la cual la porosidad se genera mediante un proceso de evolución regido por los principios físicos, y ii) prediseño, donde la estructura se crea de forma más controlada con el uso de moldes mártir que determinan las cavidades porosas. Las técnicas de fabricación de espumas de poro abierto en las que la generación de porosidad se controla empleando una estrategia de prediseño pueden clasificarse en cuatro grupos atendiendo al estado del material precursor: líquido, sólido, vapor e iones. Cuando el material precursor se encuentra en estado líquido, las técnicas de procesado más importantes son la colada a molde perdido de espumas poliméricas y la colada alrededor de partículas o infiltración sobre preformas mártir. Si el procesado se lleva a cabo con un precursor en estado sólido, pueden destacarse técnicas como: sinterización parcial de polvos y fibras, presurización y sinterización de polvos en preformas mártir, sinterización de esferas huecas, sinterización de polvos y aglutinantes, o reacción de sistemas multicomponentes. Así mismo, el procesado de espumas en estado vapor e iónico concierne la deposición de vapor y electrodeposición, respectivamente, del material precursor sobre espumas poliméricas. De entre la amplia variedad de técnicas de fabricación, la infiltración de preformas mártir, también conocida como método de replicación, resulta ser la más interesante puesto que permite el mejor control sobre el material. Este método ha sido utilizado tradicionalmente para la obtención de espumas metálicas de poro abierto. El método de replicación consiste en producir una preforma porosa, normalmente de partículas empaquetadas, con un agente plantilla (cloruro de sodio, carbón, etc.) que posteriormente es infiltrada con metal fundido o cualquier otro líquido precursor de la matriz para producir un material compuesto. Tras la solidificación del líquido precursor, esta es eliminada o bien por disolución o bien por reacción química controlada (por ejemplo, combustión) para dejar una estructura porosa interconectada que puede ser considerada como el "negativo" de la preforma inicial. Este método tiene la ventaja de ser suficientemente versátil como para permitir el control de la fracción de volumen, el tamaño, la forma y la distribución del tamaño de los poros. Con este control preciso, las propiedades de las espumas fabricadas pueden ser ajustadas fácilmente al intervalo deseado. Dependiendo del material precursor y de la arquitectura porosa final deseada, diferentes materias primas han sido empleadas para la preparación de preformas mártir. No obstante, el material más utilizado es el cloruro de sodio (NaCl) en forma de partículas, que puede ser convenientemente empaquetado e infiltrado con precursores líquidos a temperaturas inferiores a su punto de fusión (801°C) y luego eliminado por disolución en soluciones acuosas. Las espumas metálicas obtenidas por el método de replicación se caracterizan por presentar baja porosidad (menor al 70%), dando lugar a materiales con caídas de presión más elevadas que las espumas metálicas comerciales, pero con una clara ventaja frente a estas: la habilidad de disipar grandes cantidades de flujo de calor como consecuencia de una elevada fracción de volumen de metal. Una revisión bibliográfica de los últimos años revela que diversos autores han adoptado la estrategia de incorporar nuevas fases a las espumas de poro abierto, ya que parece ser una forma adecuada de superar los requisitos de muchas aplicaciones tales como las estructurales, catalíticas, electroquímicas y biomédicas. Sin embargo, existen escasos antecedentes donde se contemple dicha estrategia para modificar materiales aplicados al control térmico activo. A pesar de los grandes atributos que presentan las espumas metálicas tradicionales utilizadas para disipación térmica, el acelerado crecimiento tecnológico hace que sus prestaciones sean insuficientes para cumplir con los requisitos de los equipos electrónicos más avanzados. Existe, por tanto, la necesidad de reformular sus diseños con el fin de potenciar sus propiedades. A la vista de dicha problemática actual, surge el desarrollo de la presente Tesis Doctoral, cuyas hipótesis se plantean a continuación: 1. Las espumas metálicas, ampliamente utilizadas para disipación térmica, presentan propiedades que han limitado su uso en las tecnologías emergentes, de modo que sus diseños han de ser reformulados. La estrategia de incorporar nuevas fases en la matriz estructural de las espumas metálicas parece ser la forma más adecuada para ampliar su aplicabilidad. 2. El método de replicación, comúnmente utilizado para la fabricación de espumas metálicas de poro abierto, es suficientemente versátil como para permitir un control sobre la estructura porosa del material final. La utilización de preformas mártir para la generación de porosidad a partir de un agente plantilla, permite que la incorporación de nuevas fases en el empaquetado sea completamente viable, siempre que se tengan en consideración ciertos aspectos de diseño. Ejemplo de ellos son, entre muchos, que las fases incorporadas no rompan la coordinación de las partículas del agente plantilla de tal modo que impidan la eliminación de estas tras la infiltración, evitando así la interconexión entre poros en el material final; o bien que el sistema matriz-inclusión presente una mala interfase térmica y/o mecánica. 3. La utilización de refuerzos de base carbono en materiales compuestos de matriz aluminio, tales como copos de grafito o diamante, han proporcionado conductividades térmicas muy superiores a los materiales monolíticos análogos, de modo que pueden considerarse como potenciales inclusiones térmicas en espumas metálicas de poro abierto. 4. Puesto que la eliminación de calor en los disipadores activos ocurre por un mecanismo de conducción/convección forzada, los materiales con mayor conductividad térmica serán capaces de conducir el calor de forma más efectiva hasta zonas más alejadas del foco emisor de calor, que posteriormente será transportado por un fluido para eliminarlo al medio. Por ello, se espera que las espumas metálicas de poro abierto con inclusiones térmicas de base carbono den lugar a potencias disipadas superiores en comparación con las espumas metálicas tradicionales. En base a estas hipótesis, se formulan los siguientes objetivos generales: 1. Desarrollo de espumas de aluminio de poro abierto que contengan copos de grafito como inclusiones térmicas (espumas de material compuesto aluminio/copos de grafito) y evaluación de su aplicabilidad en el campo de la disipación térmica activa. 2. Desarrollo de espumas de aluminio de poro abierto que contengan partículas de diamante como inclusiones térmicas (espumas de material compuesto aluminio/diamante) y evaluación de su aplicabilidad en el campo de la disipación térmica activa. 3. Empleo de la nanoingeniería interfacial con el fin de modificar las propiedades de las espumas de aluminio de poro abierto con inclusiones térmicas de base carbono (copos de grafito y partículas de diamante) y evaluación de su aplicabilidad en el campo de la disipación térmica activa.

Con motivo de frenar el negativo impacto ambiental que provoca el reiterado uso del plástico en lau actualidad, hemos creado un material de naturaleza biológica para emplearlo como sustituto de los envases de plástico desechables. En primer lugar, llevamos a cabo un proceso de investigación para seleccionar los componentes que íbamos a emplear y planteamos una primera hipótesis acerca del material. A continuación, fabricamos numerosas muestras variando las proporciones de cada integrante y seleccionamos dos de ellas para someterlas a ensayos con el fin de poder analizar cualitativa y cuantitativamente su comportamiento, centrándonos en ciertas propiedades mecánicas y físicas. Además, hicimos un estudio de los posibles errores de medida admitidos en los ensayos, para comprobar la fiabilidad del experimento. Por último, expusimos nuestras conclusiones sobre los aspectos más relevantes del proceso de creación y caracterización del material.

Through environmental policies that provide a gradual discussion about the disposal of waste produced in the most diverse industrial sectors, sewage sludge is emphasized by the problematic destination of the toxic compounds that compose it, compromising its disposal. Based on the need to implement measures to mitigate environmental impacts through the production of eco-efficient materials, the application of the ashes of sanitary sewage sludge as a partial substitute for Portland cement is currently being used as a coating mortars study. This replacement has a focus, besides reducing the large volume of sludge generated by Sewage Treatment Plants, to allow an attenuation in the consumption of cement, a large CO2 generator during its manufacturing process. It could be observed that the use of the calcined residue applied in mortar, ratifies a relevant physical-mechanical performance to the material, which compared to the material without the use of it, has better results coming from its reactivity provided by action of the thermal process of degradation. A través de políticas ambientales que propicien una discusión gradual sobre el destino de los residuos producidos en los más diversos sectores industriales, los lodos de depuradora se enfatizan por el destino problemático derivado de la cantidad de compuestos tóxicos que los componen, comprometiendo su disposición final. Partiendo de la necesidad de implementar medidas para mitigar los impactos ambientales a través de la producción de materiales ecoeficientes, actualmente se utiliza como estudio en morteros de revestimiento la aplicación de cenizas de lodos de depuradora sanitaria como sustituto parcial del cemento Portland. Esta sustitución tiene como objetivo, además de reducir el gran volumen de lodos generados por las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales, permitir una atenuación en el consumo de cemento, importante generador de CO2 durante su proceso de fabricación. Se pudo observar que, mediante el uso del residuo calcinado aplicado en morteros, se ratifica un comportamiento físico-mecánico relevante al material, el cual, comparado con el material sin el uso del mismo, tiene mejores resultados derivados de su reactividad proporcionada por la acción de la temperatura de degradación del proceso. Através das políticas ambientais que proporcionam uma paulatina discussão a respeito da destinação dos rejeitos produzidos nos mais diversos setores industriais, o lodo de esgoto é posto em ênfase pela problemática destinação advinda da quantidade de compostos tóxicos que o compõe, comprometendo o seu descarte. A partir da necessidade de implantar medidas mitigadoras dos impactos ambientais através da produção de materiais ecoeficientes, utiliza-se atualmente como estudo, em argamassas de revestimento, a aplicação das cinzas do lodo de esgoto sanitário como substituto parcial do cimento Portland. Essa substituição possui enfoque, além da redução do grande volume de lodo gerado pelas Estações de Tratamento de Esgoto, de possibilitar uma atenuação no consumo de cimento, um grande gerador de CO2 durante seu processo de fabricação. Pôde-se observar que por meio do uso do resíduo calcinado aplicado em argamassas, ratifica-se uma relevante performance físico-mecânica ao material, que comparando ao material sem o uso do mesmo, possui melhores resultados advindos da sua reatividade proporcionada mediante ação do processo térmico de degradação.

The use of alternative mortars in civil construction is currently an important tool to make the sector sustainable and contribute to the management of solid waste generated by the exploration and sale of ornamental stones. In this context, this study analyzed the influence of partial replacement of Portland cement by expanded and ground perlite on the simple compressive strength of mortars made with aggregate from quartzite waste. To this end, the physical, chemical and mineralogical characterization of the materials used and the mechanical performance of the studied mortars were carried out. The granulometry of the quartzite residues and the simple compressive strength of the investigated mortars were determined for the trace determined in the mixture design. The results showed that the partial replacement proposed in this research is viable. After the graphic analysis and the coefficients of variation obtained for the simple compression strength values, it was concluded that the hypothesis raised contributes to making the civil construction sector sustainable as there was a positive effect for the adopted replacement content. El uso de morteros alternativos en la construcción civil es actualmente una herramienta importante para hacer sostenible el sector y contribuir al manejo de los residuos sólidos generados por la exploración y comercialización de piedras ornamentales. En este contexto, este estudio analizó la influencia de la sustitución parcial del cemento Portland por perlita expandida y molida sobre la resistencia a la compresión simple de los morteros elaborados con áridos de residuos de cuarcita. Para ello se llevó a cabo la caracterización física, química y mineralógica de los materiales empleados y el comportamiento mecánico de los morteros estudiados. La granulometría de los residuos de cuarcita y la resistencia a la compresión simple de los morteros investigados se determinaron para la traza determinada en el diseño de la mezcla. Los resultados mostraron que el reemplazo parcial propuesto en esta investigación es viable. Luego del análisis gráfico y los coeficientes de variación obtenidos para los valores de resistencia a la compresión simple, se concluyó que la hipótesis planteada contribuye a hacer sustentable el sector de la construcción civil ya que hubo un efecto positivo para el contenido de reemplazo adoptado. A utilização de argamassas alternativas na construção civil constitui atualmente uma importante ferramenta para tornar o setor sustentável e contribuir com a gestão dos resíduos sólidos gerados pela exploração e comercialização das rochas ornamentais. Nesse contexto, o presente estudo analisou a influência da substituição parcial do cimento Portland pela perlita expandida e moída na resistência à compressão simples de argamassas confeccionadas com agregado oriundo dos resíduos de quartzito. Para tal fim, foi realizada a caracterização fisíca, química e mineralógica dos materiais utilizados e o desempenho mecânico das argamassas estudadas. Determinou-se a granulometria dos resíduos de quartzito e a resistência à compressão simples das argamassas investigadas para o traço determinado no delineamento de mistura. Os resultados mostraram que é viável a substituição parcial proposta nesta pesquisa. Após a análise gráfica e dos coeficientes de variação obtidos para os valores de resistência à compressão simples, concluiu-se que a hipótese levantada contribui para tornar o setor da construção civil sustentável à medida que houve um efeito positivo para o teor de substituição adotado.

Este trabajo fin de grado investiga el comportamiento físico y mecánico de una matriz conglomerante de yeso, a la que se le añaden desechos de fibras textiles, más específicamente Fibras de Poliéster. El objetivo de este trabajo es la propuesta de un nuevo producto elaborado con dicho residuo e investigar su viabilidad como nuevo material de construcción ecoeficiente, que consiga reducir la cantidad de materia prima utilizada para su fabricación. Para llevar a cabo esta investigación se procederá a la caracterización del compuesto Yeso-Fibras de Poliéster, realizando ensayos en el laboratorio de peso, densidad aparente y mecánicos, utilizando para ello una serie de probetas con tres porcentajes distintos de aditivo, basados en el peso de yeso (1,50 %, 3% y 6% de Fibras de Poliéster).Un análisis comparativo de los resultados obtenidos indicó la viabilidad y competitividad de dicho compuesto para su uso en el sector de la construcción, como placas de yeso laminado para trasdosados autoportantes, gracias a la mejora del comportamiento mecánico en comparación con el yeso de referencia y el impacto medioambiental positivo que genera. This final degree project investigates the physical and mechanical behavior of a gypsum binder matrix, to which textile fiber waste is added, more specifically Polyester Fibers. The objective of this work is to propose a new product made with the mentioned waste and to investigate its viability as a new eco-efficient construction material, which manages to reduce the amount of raw material used for its manufacture. To carry out this research, we realise the characterization of the gypsum-Polyester fibers compound doing tests in the laboratory of weight, apparent density and mechanical, using samples with three different percentages of waste based on the weight of gypsum (1.50%, 3% and6% Polyester Fibers). A comparative analysis of the results obtained indicates the viability and competitiveness of the compound so it can be used in the construction sector, as plasterboard for self-supporting cladding, thanks to the improvement of the mechanical behavior compared to the reference gypsum and the positive environmental impact that it generates. Universidad de Sevilla. Grado en Arquitectura