1. Trabajos finales de graduación de grado
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Item Diseño conceptual topológico de un paso de fauna a base de plásticos reciclados e impresión 3D(2024) Morales Jara, Alesandro Franco; Liu Kuan, Yi ChengEsta investigación busca generar una nueva idea innovadora en cuanto al uso del tereftalato de polietileno (PET) como material estructural alternativo, esto en combinación con el diseño topológico e impresión 3D para la construcción de un paso de fauna aéreo, y de esta manera, evaluar su factibilidad estructural mediante una prueba de carga a un modelo a escala reducida. Este último busca mitigar la fragmentación de especies terrestres causada por la construcción de carreteras en ambientes rurales rodeados de bosques, además de reducir los accidentes de tránsito por atropello de animales. La conceptualización del paso de fauna aéreo se determinó a partir de investigaciones previas para polímeros compuestos, definiéndose un ancho de 20 m, un largo de 2 5m y una altura de 5 m. Se realizaron pruebas experimentales al material para determinar propiedades mecánicas como el esfuerzo máximo en tensión y compresión, y la densidad, parámetros que son insumos necesarios para el análisis y diseño conceptual llevados a cabo en un análisis de elemento finito y una optimización topológica en el programa de análisis de elementos finitos ANSYS. Esto permitió encontrar la geometría óptima para transmitir los esfuerzos generados por la carga de diseño hacia los apoyos. Posteriormente, el prototipo se construyó con una máquina de impresión 3D para aplicar la prueba experimental al modelo. Finalmente, la prueba de carga sobre el modelo permitió la calibración de un modelo bilineal del material que se ajusta al comportamiento global de la estructura ante la carga, resultados a partir de los cuales se validó la funcionalidad del diseño conceptual ante esfuerzos y deformaciones admisibles. Una vez validado el prototipo, se extrapolan los resultados para determinar un costo en materia prima de ₡439 380 000 y se mencionan posibles soluciones constructivas para los apoyos, las fundaciones y la conexión terreno-estructura.Item Formulación de una estrategia para el manejo integral de los residuos orgánicos domésticos en el barrio Barro Hondo del cantón de Paraíso de la provincia Cartago, Costa Rica, durante el 2021(2021) Chinchilla Blanco, Luis Eduardo; Pacheco Rodríguez, FabiánItem Evaluación del efecto del uso de distintos materiales secantes y diferentes tipos de pretratamiento en el proceso de compostaje doméstico en composteras giratorias(2023) Monge Bolaños, Andrés Alberto; Chin Pampillo, Juan SalvadorEl compostaje es un proceso de transformación biológica que permite la descomposición y estabilización de la materia orgánica. Esta técnica se ha vuelto relevante en Costa Rica, donde hasta un 60 % de los residuos sólidos recolectados por las municipalidades son biodegradables, con un incremento estimado en la generación por parte de las ciudades del 4 % anual en la última década. En respuesta a esta situación, han surgido iniciativas para la revalorización de estos residuos como el Plan Nacional de Compostaje derivado del Plan de Descarbonización 2018-2050 (Gobierno de la República de Costa Rica, 2019). Dentro de estas estrategias, destaca la promoción del com- postaje doméstico como una alternativa efectiva del tratamiento puntual de la fuente de residuos sólidos biodegradables con beneficios agregados, como la generación de abono, reducción de la contaminación y desarrollo de una economía circular. La función del material secante es fundamental en el compostaje, ya que contribuye di- rectamente a equilibrar la humedad y facilitar una estructura favorable para la degradación bajo condiciones aeróbicas. Con el objetivo de profundizar en la optimización del proceso de compostaje doméstico se desarrolló un diseño experimental factorial tipo 22, en el cual se evaluó el efecto de dos factores, el pretratamiento y el material secante (MS); a dos niveles, picado fino y picado grueso, y pellet de madera y cartón para huevos. El estudio se realizó en el cantón de Escazú, San José, durante los meses de Octubre 2022 a Febrero 2023. Se establecieron 4 tratamientos distintos: C1: Fino-Pellet, C2: Fino-Cartón, C3: Grueso-Cartón y C4: Grueso-Pellet y se corrieron tres ciclos de compostaje con una duración de dos meses cada ciclo, dividido en una fase activa de adición de material y una fase pasiva de cese de la adición y maduración del compost. Para comparar el uso e influencia de los factores, se caracterizó la capacidad...Item Propuesta de aprovechamiento del plástico de un solo uso y afines para su aplicación en la manufactura aditiva(2021) Fernández Vega, Michael Alejandro; Picado Porras, Allison Fiorella; Vásquez Soto, CarolinaLa cuarta revolución industrial abarca una variedad de tecnologías que buscan satisfacer necesidades del ser humano, entre éstas se incluye la impresión 3D. Actualmente existen más de 60 tipos de materiales para imprimir objetos tridimensionales y; gracias a su variedad en características y propiedades existe la posibilidad de crear todo tipo de piezas según los requerimientos de los usuarios. Se proyecta que para el 2027 existirá un mercado mundial de esta tecnología de 56 mil millones de dólares (Microsoft, 2018). Una de las principales empresas de venta de productos y servicios relacionados con la impresión 3D en España asegura que el PLA y el ABS son los materiales usados por un 95% de los usuarios (lmpresoras3D.com, 2017). Estos materiales son plásticos y a pesar de que el PLA es considerado como un producto biodegradable, según un estudio realizado por el Centro de Investigaciones de Productos Naturales de la Universidad de Costa Rica, se pudo comprobar que, aunque de origen orgánico no garantiza que sea biodegradable, por lo que podría considerarse como un plástico más al igual que los provenientes del petróleo. La problemática de la disposición final de los residuos plásticos ha sido creciente en los últimos años. En Costa Rica aproximadamente 11 O toneladas de plásticos se quedan en el ambiente diariamente, mientras que en el 2019 se estima que cerca del 90% de los 600 millones de botellas de plásticos desechables producidas no fueron recolectadas y terminaron acumuladas en los ríos, costas y en el mar (Poder Legislativo, 2019). Sin embargo, ante este desfavorable escenario existen expertos, entre ellos el Dr. José Vega, director del Laboratorio Nacional de Nanotecnología, asegura que prescindir de estos materiales es dificil, además de que no se han desarrollado otro tipo de materiales que puedan sustituir el sinnúmero de utilidades del plástico en la industria (Astorga, 2019). Por esta razón, el presente proyecto..Item Evaluación del desempeño de mezclas asfálticas modificadas con PET(2019) Monturiol Arroyo, Mauricio; Aguiar Moya, José PabloAnte la cantidad de plástico desechado en el mundo, se identificó la necesidad de buscar soluciones para reciclar y/o reutilizar el material dándole un nuevo uso. Desde el área de la ingeniería civil enfocada en pavimentos, esta se trata del uso de plástico en mezclas asfálticas por lo que el presente trabajo trata acerca de la evaluación del desempeño de mezclas modificadas con plástico PET. Para ello se revisaron casos de uso de materiales de desecho en mezclas asfálticas a nivel mundial donde se ha demostrado que su implementación altera las propiedades viscoelásticas del asfalto y de desempeño de la mezcla. Además, se llevó a cabo la modificación de dos mezclas asfálticas; una por el llamado método húmedo el cual consiste en añadir el plástico molido al asfalto donde se revuelve por un tiempo determinado hasta homogenizar la mezcla, la cual posteriormente se añade al agregado y el método seco el cual se basa en cambiar parte del agregado fino por plástico, tomando en cuenta la granulometría y la diferencia de densidades. Para el método húmedo se realizaron algunas pruebas según la clasificación por grado de desempeño a asfaltos modificados con 1, 2,5 y 5% de PET, donde se determinó que de los tres porcentajes el de 2,5% presentaba mejores características para su uso en el resto del proceso de evaluación. A este porcentaje se le realizaron distintas pruebas adicionales para caracterizar el asfalto modificado y compararlo con el asfalto base. En el caso del método seco se decidió usar un 1% de plástico PET en vez del mismo porcentaje de agregado fino proveniente de Río Claro. A partir de estos métodos de desarrolló el diseño de mezcla asfáltica donde el asfalto modificado mediante el método húmedo utilizó un 6,54% de asfalto sobre la mezcla y el método seco un 6,82%. Una vez definidos los porcentajes a través de los especímenes de diseño y las ...Item Evaluación del efecto del tipo de catalizador, la temperatura de reacción y la relación de catalizador/parafinas, tomando como variable de respuesta la conversión a productos líquidos, utilizando las parafinas desechos de la pirólisis de plásticos a través de un proceso de craqueo catalítico(2018) Solís Herrera, José Ignacio; Miranda Morales, Bárbara CristinaCon el objetivo de evaluar el efecto del tipo de catalizador, la temperatura de reacción y la relación de catalizador/parafinas en la conversión de parafinas desechos de la pirólisis de plásticos a través de un proceso de craqueo catalítico se seleccionaron los catalizadores Zeolita Y y Zeolita ZSM-5, las relaciones catalizador/parafina de 0.4:1 y 0.20: 1 en relación de peso, y las temperaturas de reacción de 440 ºC y 400 ºC y se ejecutaron dos diseños experimentales distintos para evaluar si el efecto de estos factores afecta de manera significativa la conversión a productos líquidos. Para lograr este objetivo se diseñó un equipo experimental que permita modificar estos factores en los niveles seleccionados, y obtener productos líquidos que puedan ser analizados posteriormente. Por medio del análisis estadístico de estos diseños experimentales se determinó que el tipo de catalizador presenta el efecto más significativo al obtener una conversión promedio de 27.43 % utilizando el catalizador Zeolita ZSM-5 en contraste con el 13.10 % obtenido con la Zeolita Y. Además, se determinó que se obtiene 1.2 % mayor de conversión al utilizar la temperatura de 400 ºC. Además, se esperaría que de este producto líquido obtenido se puedan obtener productos similares al diésel, combustible de aviación Jet A-1 y gasolina regular. Se recomienda evaluar los productos obtenidos utilizando la norma ASTM D86 para obtener la curva de destilación del crudo obtenido y evaluar si el mismo puede ser destilado utilizando el equipo con el que ya cuenta dicha empresa. De igual manera, se recomienda no realizar posterior investigación en este equipo experimental ya que el mismo representa un riesgo para la salud y la seguridad de quienes lo utilicen.Item Propuesta de un plan de gestión ambiental para una empresa dedicada al reciclaje de botellas de PET(2015) Fernández Carreras, Jorge Miguel; Araya Alfaro, AlejandraEl presente documento es el resultado final de una propuesta para un Plan de Gestión Ambiental (PGA), hecha a una planta de reciclaje de PET para obtener pellets de PET reciclado (rPET), con el propósito de que la empresa opere de forma sostenible con el ambiente. Se realiza una investigación bibliográfica sobre la gestión ambiental y los diferentes métodos para revalorizar el plástico PET. Basándose en manuales de los equipos e información suministrada por la empresa, se crea una descripción detallada del proceso. Esta abarca desde la recepción de la materia prima hasta la disposición de los pellets de rPET. Se confecciona una matriz de requisitos legales en el campo medioambiental para que la empresa pueda operar en nuestro país, esto con el propósito de contar con un conjunto de requerimientos básicos que debe tomar en cuenta el PGA. Se estudia las actividades de la empresa en sus fases constructiva y operativa para así detectar los aspectos e impactos ambientales del proyecto. Se describe detalladamente cada una de estas etapas y se identifican las actividades perjudiciales al medio ambiente. Se crea una metodología para la evaluación de los aspectos, basada en la probabilidad, severidad, frecuencia, control y percepción pública de los aspectos e impactos ambientales. La matriz de evaluación de aspectos e impactos es el instrumento para determinar cuáles serán significativos. El impacto en la puesta en marcha de esta empresa se ve disminuido porque se operará en una antigua planta, sin embargo en esta etapa se encontraron algunos aspectos significativos que requieren acciones, tal es el caso del movimiento de tierra, uso de camiones y maquinaria en general y la generación de residuos ordinarios, especiales y peligros. Se crea un plan de acción para mitigar los aspectos e impactos significativos, el cual cuenta con objetivos, metas y actividades ambientales. Al ser una empresa nueva las metas en el plan de acción...Item Obtención de un producto comercial de madera plástica a partir de una formulación de resina post consumo con material lignocelulósico(2010) Solano Sanabria, María Fernanda; Alvarado Aguilar, PatriciaEl objetivo principal de este proyecto, es obtener un producto comercial de madera plástica a partir de una formulación de resina post consumo con material lignocelulósico y compararlo con un producto similar de madera pura. El proyecto está comprendido por una investigación teórica, y una etapa experimental. Como parte de los aspectos teóricos se explica un poco sobre las investigaciones que anteceden este proyecto, generalidades sobre los plásticos, fibras naturales y materiales compuestos. También se trata el tema del reciclaje de plásticos en Costa Rica, se explica lo que es la madera plástica, las resinas y fibras utilizadas en su fabricación y los distintos productos que se fabrican a partir de este tipo de material. La etapa experimental consiste de dos etapas, la primera en la cual se obtiene un producto de madera plástica a partir de una formulación de una resina y material lignocelulósico, y otra etapa en la que se realizan pruebas de laboratorio tanto a este producto como a otro que no contiene material lignocelulósico y otro de madera pura para evaluar sus propiedades mecánicas y físicas como flexión, contenido de humedad, y gravedad específica. Adicional a estas pruebas se realiza un estudio potencial de factibilidad para el producto de madera plástica con material lignocelulósico para determinar si es viable económicamente la puesta en marcha de una planta para este tipo de productos. De acuerdo con los resultados de la primera etapa se obtiene un producto comercial de madera plástica a partir de una resina virgen y post consumo de polietileno de alta densidad, reforzada con rastrojo de piña (como material lignocelulósico) con una composición de: 67,5 % de polietileno de alta densidad virgen, 30 % de polietileno de alta densidad reciclado y 2,5% de rastrojo de piña y con las dimensiones: 1,91 cm de espesor, 15,24 cm de ancho y 120,00 cm de largo. Para la segunda etapa experimental se realizan pruebas mecánicas...Item Desarrollo de un modelo para minimizar y tratar desechos provenientes de los laboratorios químicos(1999) Chacón Hernández, Mauricio; Chacón Solano, Jorge ArturoSe investigaron y propusieron alternativas de minimización y tratamiento de desechos de tipo orgánico provenientes de laboratorios químicos, considerando como alternativas la disposición por el drenaje, el tratamiento químico de los desechos, la disposición en rellenos sanitarios, la creación de una bodega para recircular material, la incineración, la destilación y la posibilidad de establecer un convenio con la empresa Cementos INCSA para desechar los materiales en el horno cementero de dicha empresa. La metodología tuvo como primera etapa la recopilación de infonnación acerca de la producción de residuos por centro de investigación o unidad académica. Para esto se consideraron los laboratorios de investigación del CICA, CELEQ, CIPRONA, LAYAFA, y los laboratorios de enseñanza de las secciones de Química Orgánica, Química Inorgánica, Físicoquímica, Fannacognosia, Análisis de Drogas, Fisicofarmacia, Histología y Fisiología. Adicionalmente, se consideró la proveeduría de la escuela de Microbiología. Posteriormente se realizó un análisis de costos para determinar cuáles desechos constituían la mayoría de los desechos generados por la Universidad, en cuanto a costo y volumen. Luego, se realizaron clasificaciones de los materiales segun criterios químicos, clasificación de la NFPA y por datos de calores de combustión. Una vez realizada esta clasificación y establecido la situación actual de los laboratorios considerados en cuanto a manejo y tratamiento de desechos, se procedió a evaluar y seleccionar opciones de tratamiento y disposición de desechos considerando ventajas y desventajas en cuanto a posibilidad de implementación y costo para así establecer un modelo de minimización y tratamiento que pueda implementarse en la Universidad.