APRÈN. Portal de la producció docent del professorat de la UPC

Aquest projecte recull el procés i resultat del disseny d'una genollera per a hockey herba pensada per a ser construïda mitjançant la fabricació additiva. L'objectiu principal és oferir una solució que tingui en compte els requisits i atributs necessaris per al seu correcte funcionament i que suposi una aportació innovadora i diferencial. Per això, aquest treball s'ha començat fent una recerca de l'estat actual de les genolleres i proteccions existents, s'ha entrevistat a jugadors i jugadores del primer equip de hockey del FCB, s'han extret les seves experiències i demandes, i a partir d'aquí s'ha maquetat un concepte de producte. A partir d'aquí, s'ha dissenyat una proposta de valor i s'han especicat les característiques funcionals del producte, així com s'ha determinat que s'utilitzarà la tecnologia de Multijet Fusion, i el material serà la poliamida 11. També s'ha desenvolupat la proposta tot descartant variants i propostes ns arribar a la solució nal, que s'ha sotmès a una simulació mitjançant el programari SolidWorks. En aquesta prova s'ha simulat l'impacte d'una pilota de hockey, de 800 N de força sobre la genollera. els resultats han estat satisfactoris, amb deformacions i tensions per sota dels límits del material, garantint-ne la seguretat i assegurant el compliment de la normativa existent per a aquests tipus d'equips de protecció. Finalment s'ha realitzat un pressupost aproximat del desenvolupament del producte i s'ha analitzat l'impacte ambiental del seu procés de fabricació. Tot i que estem parlant de valors aproximats i és complicat fer aquests dos estudis (ja que poden variar depenent de molts factors), el resultat del pressupost ha estat de 2.320,18 €.

Aquest projecte té com a objectiu dissenyar un producte per millorar la qualitat de vida a la intempèrie, adreçat a dos grups d'usuaris potencials: les persones aficionades a l'excursionisme i les persones sense sostre. Per desenvolupar aquest producte, s'han estudiat les necessitats de tots dos col·lectius per identificar aquelles que són comunes o compatibles. A partir de l'anàlisi d'aquestes problemàtiques, s'ha generat una proposta que es materialitza en un kit d'acampada modular, format per cinc productes que es poden utilitzar conjuntament o per separat: un matalàs convertible en sac de dormir, un matalàs inflable, una vàlvula d'inflat, un necesser i una ronyonera. El disseny del kit s'ha desenvolupat seguint els principis de l'ecodisseny, considerant els materials i processos més adequats per garantir la seva viabilitat a nivell industrial. A més, s'ha fabricat un prototip real per avaluar-ne la funcionalitat i es dur a terme una anàlisi de l'impacte ambiental del producte, així com una estimació del seu pressupost de producció

Este proyecto tiene como objetivo diseñar un producto que mejore la calidad de vida a la intemperie, dirigido a dos grupos de usuarios potenciales: las personas aficionadas al excursionismo y las personas sin hogar. Para desarrollar este producto, se han estudiado las necesidades de ambos colectivos con el fin de identificar aquellas que son comunes o compatibles. A partir del análisis de estas problemáticas, se ha generado una propuesta que se materializa en un kit de acampada modular, compuesto por cinco productos que se pueden utilizar conjuntamente o por separado: un colchón convertible en saco de dormir, un colchón inflable, una válvula de inflado, un neceser y una riñonera. El diseño del kit se ha desarrollado siguiendo los principios de ecodiseño, considerando los materiales y procesos más adecuados para garantizar su viabilidad a nivel industrial. Además, se ha fabricado un prototipo real para evaluar su funcionalidad y se ha realizado un análisis del impacto ambiental del producto, así como una estimación de su presupuesto de producción.

Aquest projecte tracte de l'elaboració del disseny d'una cadira convertible en escala i totes les fases del desenvolupament d'aquest producte. Així doncs, aquest treball conté les etapes de la creació d'aquest producte. Començant per la recerca, passant per la ideació del disseny i la creació de l'objecte a partir dels croquis del disseny final i acabant amb la tria de materials, la fabricació i la distribució del producte. Tot això, i també altres aparts secundaris, realitzat de forma teòrica. Els objectius del treball són molt simples, primer de tot afegir funcionalitats addicionals a una cadira. Que el seu disseny sigui senzill, però alhora multifuncional. Que disposi d'un mecanisme el més fàcil i intuïtiu per tal que sigui un producte apte per a tothom. I per últim es busca facilitar el transport del producte per part de l'usuari buscant materials que siguin lleugers. Per a la realització d'aquest projecte s'han seguit diversos mètodes. De recerca, fent un estudi dels antecedents. També s'han dut a terme diferents metodologies de disseny com els crazy 8's, la persona, els quadres morfològics i el Moodboard durant la fase d'ideació. Un cop fet el disseny s'han seguit altres mètodes per acotar la resta del projecte com la selecció dels materials de manera qualitativa o la simulació de forces per comprovar si els materials i la forma poden aguantar el pes de l'usuari entre d'altres. El resultat del projecte ha sigut el desitjat, s'ha realitzat el disseny de la cadira-escala. Una cadira que es transforma en escala. Al mateix temps, també s'han complert els objectius d'afegir funcionalitats addicionals a una cadira, que aquesta tingués un disseny senzill, però alhora multifuncional i que el mecanisme fos fàcil i intuïtiu apte per a tothom. Malgrat tot, l'objectiu de facilitar el transport buscant materials lleugers no s'ha pogut complir, ja que posava en risc la integritat de la cadira-escala i la seva resistència.

Este proyecto trata de la elaboración del diseño de una silla convertible en escalera y todas las fases del desarrollo de este producto. Así pues, este trabajo contiene las etapas de la creación de este producto. Empezando por la investigación, pasando por la ideación del diseño y la creación del objeto a partir de los croquis del diseño final y acabando con la elección de materiales, la fabricación y la distribución del producto. Todo esto, y también otros apartes secundarios, realizado de forma teórica. Los objetivos del trabajo son muy simples, antes que nada añadir funcionalidades adicionales a una silla. Que su diseño sea sencillo, pero a la vez multifuncional. Que disponga de un mecanismo el más fácil e intuitivo para que sea un producto apto para todo el mundo. Y por último se busca facilitar el transporte del producto por parte del usuario buscando materiales que sean ligeros. Para la realización de este proyecto se han seguido varios métodos. De investigación, haciendo un estudio de los antecedentes. También se han llevado a cabo diferentes metodologías de diseño como los crazy 8's, la persona, los cuadros morfológicos y el Moodboard durante la fase de ideación. Una vez hecho el diseño se han seguido otros métodos por acotar el resto del proyecto como la selección de los materiales de manera cualitativa o la simulación de fuerzas para comprobar si los materiales y la forma pueden aguantar el peso del usuario entre otros. El resultado del proyecto ha sido el deseado, se ha realizado el diseño de la “cadira-escala”. Una silla que se transforma en escalera. Al mismo tiempo, también se han cumplido los objetivos de añadir funcionalidades adicionales a una silla, que esta tuviera un diseño sencillo, pero a la vez multifuncional y que el mecanismo fuera fácil e intuitivo apto para todo el mundo. A pesar de todo, el objetivo de facilitar el transporte buscando materiales ligeros no se ha podido cumplir, puesto que ponía en riesgo la integridad del objeto.

El projecte presenta una proposta d'estacionament per a bicicletes en superfície sota el prisma de la millora de la seguretat. En especial, el producte final pretén oferir una solució funcional que minimitzi els danys derivats d'actes vandàlics i/o robatoris que sovint pateixen els usuaris de la bicicleta a la ciutat de Barcelona. Com a objectiu final, pretén contribuir a incentivar l'ús d'aquest mitjà de transport sostenible i fomentar una mobilitat activa, d'acord amb els ODS. Arribar a plantejar propostes de millora ha requerit un estudi i anàlisi previ que constatés empíricament la hipòtesis de treball. Aquest s'ha efectuat per mitjà de l'anàlisi de dades i el coneixement de la percepció dels usuaris de la bicicleta, per mitjà d'enquestes i entrevistes. La fase d'investigació també ha implicat conèixer les diferents tipologies de bicicletes, per dissenyar un producte amb la màxima adaptabilitat així com els diferents models d'estacionament existents al mercat i l'anàlisi dels seus punts forts i febles. Un cop constatada l'existència d'una problemàtica a la que donar resposta des de la perspectiva del disseny industrial, s'han establert els requisits que es considera ha de complir l'estacionament. S'ha cercat, per mitjà de diferents metodologies, com el Mindmap o la pluja d'idees, la valoració de propostes per arribar al desenvolupament del disseny. Aquesta darrera fase s'inicia amb la definició de la idea final, la consideració de les iteracions del producte fins arribar al disseny d'un nou estacionament segur, fàcil d'utilitzar, intel·ligent i adaptable a diferents tipologies de bicicletes. La darrera part del treball compren la descripció detallada del producte (materials, processos de fabricació, tecnologia incorporada) i, del seu funcionament, (funcional i de relació amb l'usuari), branding i elecció del logotip. El producte final és un estacionament que incorpora millores basades principalment en la millora de la seguretat per mitjà de mecanisme que

El proyecto presenta una propuesta de estacionamiento para bicicletas en superficie bajo el prisma de la mejora de la seguridad. En especial, el producto final pretende ofrecer una solución funcional que minimice los daños derivados de actos vandálicos y/o robos que a menudo sufren los usuarios de la bicicleta en la ciudad de Barcelona. Como objetivo final pretende contribuir a incentivar el uso de este medio de transporte sostenible y fomentar una movilidad activa, de acuerdo con los ODS. Llegar a plantear propuestas de mejora ha requerido un estudio y análisis previo que constatara empíricamente la hipótesis de trabajo. Éste se ha efectuado mediante el análisis de datos y el conocimiento de la percepción de los usuarios de la bicicleta, por medio de encuestas y entrevistas. La fase de investigación también ha implicado conocer las diferentes tipologías de bicicletas, para diseñar un producto con la máxima adaptabilidad así como los distintos modelos de estacionamiento existentes en el mercado y el análisis de sus puntos fuertes y débiles. Una vez constatada la existencia de una problemática a la que dar respuesta desde la perspectiva del diseño industrial, se han establecido los requisitos que se considera deben cumplir el estacionamiento. Se ha buscado, mediante distintas metodologías, como el Mindmap o la lluvia de ideas, la valoración de propuestas para llegar al desarrollo del diseño. Esta última fase se inicia con la definición de la idea final, la consideración de las iteraciones del producto hasta llegar al diseño de un nuevo estacionamiento seguro, fácil de utilizar, inteligente y adaptable a distintas tipologías de bicicletas. La última parte del trabajo comprende la descripción detallada del producto (materiales, procesos de fabricación, tecnología incorporada) y, de su funcionamiento, (funcional y de relación con el usuario), branding y elección del logotipo. El producto final es un estacionamiento que incorpora mejoras basadas principalmente en la mejo

Aquest projecte té com a objectiu principal el disseny de tres elements de mobiliari urbà, que són les escombraries de reciclatge, les tanques d'obra de carrer i les jardineres que es troben a la ciutat de Barcelona. Té com a intenció de fer-los més accessibles a tots els ciutadans. L'objectiu no és només crear un disseny funcional, sinó establir un estàndard de bon disseny universal en aquest objectes que no només compleixin amb la funcionalitat sinó que també mantinguin l'estètica característica de la ciutat on s'hi podran localitzar. És important i em centraré per a que aquests elements s'adaptin a les necessitats de qualsevol persona que entri en contacte amb ells, es a dir que siguin intuïtius amb l'usuari. Per aconseguir aquest objectiu, el procés inicial implica la generació d'idees a partir d'un estudi meticulós de l'entorn urbà i conèixer en breu l'historia d'aquests elements. Això inclou analitzar i il·lustrar conceptes, així com identificar els problemes inherents al mobiliari urbà actual. Mitjançant esbossos inicials, començaré a concretar un disseny més ajustat i eficaç que resolguin totes les incomoditats. Un punt clau és la reflexió sobre els materials i la manera com aquests elements seran executats, després d'escollir la idea definitiva. S'ha de considerar no només que puguin utilitzar-se, sinó també la seva durabilitat i la compatibilitat amb l'entorn i els possibles escenaris en el qual l'objecte pugui estar implicat. Amb la finalitat de facilitar la visualització de les idees, es generen renders que mostren representacions visuals dels dissenys proposats. Tot i que les idees inicials poden ser sovint el punt de partida, l'estètica i el disseny final poden resultar completament diferents. També és crucial reconèixer que poden existir altres solucions vàlides i que segurament les propostes finals que elaboro poden necessitar millores de cara al futur. Ara bé, aquestes idees han procurat abordar diversos problemes identificats en el procés encara

Les manifestacions són un dret que molts ciutadans fan servir per expressar la seva disconformitat davant d'una injustícia, la seva forma és mitjançant l'expressió d'un missatge que es plasma de moltes maneres, entre elles els suports visuals. L'art de la protesta és un treball que explora i estudia quines són les possibilitats dels suports visuals dins d'un marc pacífic i quines repercussions tenen. És la generació de recursos que permetin maximitzar la visibilitat d'aquests suports perquè el missatge que es comunica s'entengui i sigui vist pel màxim nombre de persones possible.

Las manifestaciones son un derecho que muchos ciudadanos usan para expresar su disconformidad ante una injusticia, su forma es mediante la expresión de un mensaje que se plasma de muchas formas, entre ellas los soportes visuales. El arte de la protesta es un trabajo que explorar y estudia cuales son las posibilidades de los soporte visuales dentro de un marco pacífico y que repercusiones tienen. Es la generación de recursos que permitan maximizar la visibilidad de estos soportes para que el mensaje que se comunica se entienda y sea visto por el máximo numero de personas posible.

Aquest projecte explica el procés de disseny d'una cadira d'oficina pensada per minimitzar el seu embalatge. L'objectiu és crear un producte que complexi tots els seus requisits bàsics i alhora es pugui empaquetar en un embalatge eficient per aprofitar el màxim el seu transport així reduint l'impacte mediambiental i el cost de transport. S'ha fet una recerca sobre el tema per tal de poder aconseguir el millor resultat possible, que complís amb la satisfacció de l'usuari, el mediambient i el possible empresari que produeixi la cadira. Per crear-la s'ha seguit diversos mètodes de disseny que ens han ajudat a trobar la solució ideal. Com a resultat final tenim una cadira totalment ergonòmica, personalitzable per adaptar-se a qualsevol cos i forma. Amb aquest disseny hem aconseguit reduir les emissions d'efecte hivernacle un 125% respecte a la competència.

Este proyecto explica el proceso de diseño de una silla de oficina pensada para minimizar su embalaje. El objetivo es crear un producto que cumpla todos sus requisitos básicos y al mismo tiempo se pueda empaquetar en un embalaje eficiente para aprovechar al máximo su transporte así reduciendo el impacto medioambiental y el coste de transporte. Se ha realizado una investigación sobre el tema para poder conseguir el mejor resultado posible, que cumpliera con la satisfacción del usuario, el medioambiente y el posible empresario que produzca la silla. Para su creación se han seguido varios métodos de diseño que nos han ayudado a encontrar la solución ideal. Como resultado final tenemos una silla totalmente ergonómica, personalizable para adaptarse a cualquier cuerpo y forma. Con este diseño hemos logrado reducir las emisiones de efecto invernadero un 125% respecto a la competencia.

Avui dia, és essencial tenir en compte l'impacte mediambiental a l'hora d'escollir els materials, per això cal trobar alternatives ecològiques a les escumes derivades del petroli. En aquest estudi es van sintetitzar aerogels de base biològica mitjançant liofilització a partir del biopolímer alginat d'amoni. Es va decidir elaborar un aerogel híbrid afegint argila i additius naturals, montmorillonita i àcid tànnic respectivament. Aquests van millorar les propietats tèrmiques i de resistència al foc, així com les propietats mecàniques del material. Per optimitzar encara més les propietats mecàniques, en aquest projecte es va decidir, d'una banda, afegir glutaraldehid (GTA) com a agent reticulant i, de l'altra, estudiar els aerogels en diferents orientacions estructurals (radial o longitudinal/unidireccional) controlades durant el procés de congelació del gel. Un cop creats els diferents aerogels, es van caracteritzar mitjançant diferents tècniques, com l'assaig de compressió, con calorimètric, picnòmetre, anàlisi microscòpic SEM, espectroscòpia infraroja FTIR, anàlisi termogravimètrica TGA. Es va observar que els aerogels unidireccionals presentaven propietats mecàniques superiors (3,8 vegades superiors) a les de treballs anteriors amb aerogels radials, a causa de la seva orientació longitudinal a la direcció d'aplicació de les forces durant l'assaig. També es va observar que una reticulació in-situ mostrava un augment de 13 vegades en comparació amb les mostres sense reticulació, fet que va portar a la conclusió de l'eficiència i l'alt grau de reticulació resultat d'una reticulació homogènia a tot el volum de l'aerogel. No obstant això, l'addició de molècules orgàniques de GTA va induir una inflamabilitat més gran dels aerogels, amb l'aparició de flames durant els 10 primers segons de la combustió i amb un pic d'alliberament de calor de 67,4 kW/m2, tres vegades més gran per a l'aerogel reticulat in-situ, en comparació amb l'aerogel sense reticulació, per al qual no es va desenvolupar cap flama durant la prova.

Hoy en día, es esencial tener en cuenta el impacto medioambiental a la hora de elegir los materiales, por lo que es necesario encontrar alternativas ecológicas a las espumas derivadas del petróleo. En este estudio se sintetizaron aerogeles de base biológica mediante liofilización a partir del biopolímero alginato de amonio. Se decidió elaborar un aerogel híbrido añadiendo arcilla y aditivos naturales, montmorillonita y ácido tánico respectivamente. Estos mejoraron las propiedades térmicas y de resistencia al fuego, así como las propiedades mecánicas del material. Para optimizar aún más las propiedades mecánicas, en este proyecto se decidió, por un lado, añadir glutaraldehído (GTA) como agente reticulante y, por otro, estudiar los aerogeles en diferentes orientaciones estructurales (radial o longitudinal/unidireccional) controladas durante el proceso de congelación del gel. Una vez creados los diferentes aerogeles, se caracterizaron mediante diferentes técnicas, como ensayo de compresión, cono calorimétrico, picnómetro, análisis microscópico SEM, espectroscopia infrarroja FTIR, análisis termogravimétrico TGA. Se observó que los aerogeles unidireccionales presentaban propiedades mecánicas superiores (3,8 veces superiores) a las de trabajos anteriores con aerogeles radiales, debido a su orientación longitudinal a la dirección de aplicación de las fuerzas durante el ensayo. También se observó que una reticulación in-situ mostraba un aumento de 13 veces en comparación con las muestras sin reticulación, lo que llevó a la conclusión de la eficiencia y el alto grado de reticulación resultado de una reticulación homogénea en todo el volumen del aerogel. Sin embargo, la adición de moléculas orgánicas de GTA indujo una mayor inflamabilidad de los aerogeles, con la aparición de llamas durante los 10 primeros segundos de la combustión y con un pico de liberación de calor de 67,4 kW/m2 , tres veces mayor para el aerogel reticulado in-situ, en comparación con el aerogel sin reticulación para el que no se desarrolló ninguna llama durante la prueba.

Aujourd'hui, il est essentiel de prendre en compte l'impact environnemental lors du choix des matériaux, et c'est pourquoi il est nécessaire de trouver des alternatives écologiques aux mousses à base de pétrole. Dans cette étude, des aérogels biosourcés ont été synthétisés par lyophilisation à partir du biopolymère alginate d'ammonium. Il a été décidé ensuite de créer un aérogel hybride en ajoutant de l'argile et des additifs d'origines naturelles, respectivement, la montmorillonite et l'acide tannique. Ces derniers ont permis d'améliorer autant les propriétés thermiques et de résistance au feu que les propriétés mécaniques du matériau. Pour optimiser davantage les propriétés mécaniques, il a été décidé dans ce projet, d'une part, d'ajouter le glutaraldéhyde (GTA) comme un agent de réticulation, et d'autre part d'étudier les aérogels selon différentes orientations structurales (radiale ou longitudinale/unidirectionnelle) contrôlées lors du processus de congélation du gel. Une fois les différents aérogels créés, ils ont été caractérisés à l'aide de différentes techniques, tels que l'essai de compression, le cône calorimétrique, le pycnomètre, l'analyse microscopique MEB, la spectroscopie infrarouge FTIR, l'analyse thermogravimétrique TGA. Il a été observé que les aérogels à structure unidirectionnelle, présentaient des propriétés mécaniques supérieures (3.8 fois supérieures) par rapport aux travaux précédents réalisés avec des aérogels à structure radiale, du fait de leur orientation longitudinale à la direction d'application des forces lors du test. Il a également été observé qu'en termes de propriétés mécaniques, la méthode de réticulation in-situ a montré une augmentation 13 fois plus importante par rapport aux échantillons sans réticulation, ce qui a permis de conclure sur l'efficacité et le haut degré de réticulation suite à une réticulation homogène sur tout le volume de l'aerogel. Cependant, l'ajout de molécules organiques de GTA a induit à une inflammabilité plus importante des aérogels, avec l'apparition de flammes au cours des 10 premières secondes de la combustion et avec un pic de libération de chaleur de 67,4 kW/m2 , soit 3 fois plus élevé pour un aérogel réticulé in-situ, en comparaison avec un aérogel sans réticulation pour lequel aucune flamme ne s'est développé au cours du test.

Aquest projecte se centra en l'àmbit dels gats abandonats que viuen als carrers, i porta a terme el procés de disseny d'un refugi autososuficient i modular per a millorar la seva qualitat de vida. El lloc d'instal·lació d'aquest refugi es concreta a Catalunya, a la ciutat de Terrassa, a la qual hi ha colònies de gats de carrer en abundància. A més del refugi, s'elabora un pla d'acció per a la manutenció dels gats d'aquestes colònies, així com per a la seva recollida pel mètode CER (Capturar, Esterilitzar, Retornar). Per arribar a aquests dos propòsits, primerament es fa un estudi de tots els aspectes de la vida dels gats de carrer, per tal d'aconseguir que totes les seves necessitats quedin cobertes per aquest disseny. També s'estudien les actuacions d'altres organitzacions que vetllen pel benestar d'animals abandonats arreu del món, per tal d'incorporar els seus encerts i suplir les seves mancances. S'avaluen altres habitacles disponibles per a gats, amb l'objectiu de recollir les seves virtuds i incorporar-les al disseny. Amb aquestes inspiracions s'elaboren diverses propostes, de les quals una surt escollida i és desenvolupada a la fase de disseny. Quan el disseny del refugi està completament definit, es crea una marca que representi el producte, i uns valors per definir-la. Finalment, es detalla el pla d'acció de la marca, i les associacions amb les que col·laborarà per tal d'oferir la millor manutenció possible als gats de les colònies seleccionades. El disseny i el projecte resultants es creu que tindran la capacitat d'ajudar significativament a gats abandonats i als seus cuidadors en una àmplia varietat de situacions, oferint seguretat i comoditat a aquests animals necessitats.

Aerogels were discovered by Steven Kistler in 1931, who defined them as “gels in which the liquid has been replaced by air, with very moderate shrinkage of the solid network”. They are therefore porous materials with a very low density (approx. 0.1 g/cm3 ). Due to their low weight, low thermal conductivity and high specific surface, they have great potential in many technological fields such as selective absorption of pollutants, catalysis, energy storage or thermal insulation to mention a few. Inorganic aerogels tend to be brittle which has led to the generation of polymer-based aerogels which are materials that can exhibit properties similar to polymeric foams. Incorporation of polymers into aerogels increases, however, the flammability of those materials, potentially restricting their use in applications requiring fire safety, such as thermal insulation materials in building construction. A significant effort has targeted to the enhancement of the flame retardancy of aerogels, including the use of intrinsically flame-retardant polymers, polymer crosslinking, addition of flame retardants, and post-treatment of the resulting aerogels. Another possibility consists in adding fillers that can simultaneously increase the mechanical and thermal resistance of these materials. Furthermore, in this historical period there is a focus on the environmental impact of industrial products, which is why there is also a strong development in the world of aerogels on the creation of bio-based products. Several studies have been conducted on the use of polysaccharides such as cellulose, starch, chitosan, alginate, carrageenan or pectin as precursors for aerogels in order to find viable alternatives to petroleum-based foams on the market, such as polystyrene or polyurethane foams. Thus, the objective of this project is the creation and characterisation of eco-friendly composite aerogels made of bio-based materials: Ammonium alginate, a polysaccharide from seaweed, serves as a biopolymer, tannic acid, extracted from certain trees, was used as an additive due to its flame retardant and crosslinker characteristics. Finally, montmorillonite clay was used to significantly increase fire resistance and modify the mechanical properties. This inorganic material, found in abundance in the earth, allows the residue to increase considerably if the material is thermally degraded. The solvent used was deionised water and a sol-gel process followed by freeze-drying was performed, which allowed aerogels to be obtained with a moderate environmental impact. The different compositions were characterised using: Compression test, thermal conductivity analyser, thermogravimetric analysis, cone calorimeter, moisture analyser, Fourier transform infrared spectroscopy. In this way, it was possible to evaluate the influence of the additives on the material properties, noting that the samples with the best thermo-mechanical performance are those containing all chemical species, in particular as they increase, the properties improve. Only bulk density and thermal conductivity improve as the number of components in the aerogels decreases, as they are both also a function of the amount of solid phase present in a micro- and mesoporous material.

Los aerogeles fueron descubiertos por Steven Kistler en 1931, quien los definió como geles en los que el líquido ha sido sustituido por aire, con una contracción muy moderada de la red sólida. Se trata, por tanto, de materiales porosos con una densidad muy baja (aproximadamente 0,1 g/cm3 ). Debido a su bajo peso, baja conductividad térmica y alta superficie específica, tienen un gran potencial en muchos campos tecnológicos como la absorción selectiva de contaminantes, la catálisis, el almacenamiento de energía o el aislamiento térmico, por mencionar algunos. Los aerogeles inorgánicos tienden a ser frágiles, lo que ha llevado a la generación de aerogeles basados en polímeros, que son materiales que pueden presentar propiedades similares a las espumas poliméricas. Sin embargo, la incorporación de polímeros a los aerogeles aumentaría la inflamabilidad de estos materiales, lo que podría restringir su uso en aplicaciones que requieren seguridad contra incendios, como los materiales de aislamiento térmico en la construcción de edificios. Se han realizado importantes esfuerzos para mejorar la resistencia a la llama de los aerogeles, incluyendo el uso de polímeros intrínsecamente resistentes a la llama, la reticulación de polímeros, la adición de retardantes a la llama y el tratamiento posterior de los aerogeles resultantes. Otra posibilidad consiste en añadir cargas que puedan aumentar simultáneamente la resistencia mecánica y térmica de estos materiales. Además, en este perÍodo histórico se presta atención al impacto medioambiental de los productos industriales, por lo que también hay un fuerte desarrollo en el mundo de los aerogeles sobre la creación de productos biobasados. Se han realizado varios estudios sobre el uso de polisacaridos como la celulosa, el almidón, el quitosano, el alginato, la carragenina o la pectina como precursores de aerogeles, con el fin de encontrar alternativas viables a las espumas basadas en el petróleo que existen en el mercado, como el poliestireno o las espumas de poliuretano. Así pues, el objetivo de este proyecto es la creación y caracterización de aerogeles compuestos ecológicos fabricados con materiales biobasados: El alginato de amonio, un polisacárido procedente de las algas marinas, sirve como biopolímero, el ácido tánico, extraído de ciertos árboles, se utilizó como aditivo debido a sus características de retardante de la llama y reticulante. Por último, se utilizó arcilla de tipo montmorillonita para aumentar significativamente la resistencia al fuego y modificar las propiedades mecánicas. Este material inorgánico, que se encuentra en abundancia en la tierra, permite aumentar considerablemente el residuo si el material se degrada térmicamente. El disolvente utilizado fue agua desionizada y se realizó el proceso de sol-gel seguido de liofilización, que permite obtener aerogeles con un impacto medioambiental moderado. Las diferentes composiciones se caracterizaron mediante: Ensayos de Compresión, conductividad termica, analisis termogravimetrico, calorímetro de cono, analizador de humedad, espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier. De esta manera, se pudo evaluar la influencia de los aditivos en las propiedades del material, observando que las muestras con mejor comportamiento termomecánico son las que contienen todas las especies químicas, en particular a medida que aumentan, las propiedades mejoran. Sólo la densidad aparente y la conductividad térmica mejoran a medida que disminuye el número de componentes en los aerogeles, ya que ambas son también función de la cantidad de fase sólida presente en un material micro y mesoporoso.

Aerogels are highly porous materials that contain a large amount of air inside and have a very low density (approximately 0,1 g/cm3 ). Due to their properties of low density, large specific area and low thermal conductivity, they are used in many applications such as heat insulators, particle filters, packing and catalyst supports. Inorganic aerogels tend to be brittle which has led to the generation of polymer-based aerogels with properties similar to polymeric foams. However, most of the raw materials of polymer-based aerogels are petrol-based which has stimulated a great research effort to find natural alternatives for these polymers. Polysaccharides and proteins are two families of biopolymers that have met with great success in research as natural precursors of aerogels for making viable alternatives to replace more pollutant petroleum-based materials such as expanded polystyrene or polyurethane foams, among others. Polysaccharides,such as cellulose, have been used in many applications requiring porous, nontoxic and biodegradable structures. Proteins can be either of animal origin, such as gelatine, or plant origin, such as egg white protein, soy protein or corn zein. The use of proteins as aerogel precursors is motivated by their biodegradability and biocompatibility characteristics. The use of polymers as aerogel precursors produces an increase in the flammability of the material and this is a limitation for applications requiring fire resistance. To increase the fire resistance of polymer aerogels, it is necessary to add fillers and/or flame retardants. In this project taking gelatine as bio-based polymer, different compositions will be made by mixing it with montmorillonite and tannic acid as crosslink agent with the final aim of finding a balance in properties that make them suitable for industrial applications. Therefore, the final composition must offer good mechanical, thermal and fire resistance properties at the same time. The characterisation of the material is done with various instruments: Ubbelhode viscometer, FTIR, thermal conductivity, compressive strength, moisture absorption, thermogravimetric analysis and cone calorimetry. The thermal conductivity of the aerogel containing tannic acid, clay and gelatine at the same time increased as compared to the pure gelatine aerogel, from 0.037 W/m∙K to 0.046 W/m∙K. Mechanical properties also increased, both in terms of Young's modulus and yield strength, as compared to basic gelatine aerogel when tannic acid is present. The presence of tannic acid and clay improved the thermal stability of the material and decreased the rate of thermal degradation of the aereogel. Finally, due to the intumescent characteristic of these two materials, it was also possible to decrease the peak heat released, the flammability of the material and the ignition time. In conclusion, the addition of tannic acid as a crosslinker and clay as a filler made it possible to increase both thermal and mechanical properties and fire resistance simultaneously.

Los aerogeles son materiales muy porosos que contienen una gran cantidad de aire en su interior y tienen una densidad muy baja (aproximadamente de 0,1 g/cm3 ). Debido a sus propiedades de baja densidad, gran área específica y baja conductividad térmica, se utilizan en muchas aplicaciones como aislantes térmicos, filtros de partículas, envases y soportes para catalizadores. Los aerogeles inorgánicos tienden a ser frágiles, lo que ha llevado a la generación de aerogeles basados en polímeros con propiedades similares a las espumas poliméricas. Sin embargo, la mayoría de las materias primas de los aerogeles poliméricos están basadas en el petróleo, lo que ha estimulado un gran esfuerzo de investigación para encontrar alternativas naturales a estos polímeros. Los polisacáridos y las proteínas son dos familias de biopolímeros que han tenido un gran éxito en la investigación como precursores naturales de aerogeles para crear alternativas viables que sustituyan a materiales más contaminantes basados en el petróleo, como el poliestireno expandido o las espumas de poliuretano. Los polisacáridos, como la celulosa, se han utilizado en muchas aplicaciones que requieren estructuras porosas, no tóxicas y biodegradables. Las proteínas pueden ser de origen animal, como la gelatina, o vegetal, como la proteína de la clara de huevo, la proteína de soja y la zeína de maíz. El uso de proteínas como precursores de aerogeles está motivado por sus características de biodegradabilidad y biocompatibilidad. El uso de polímeros como precursores del aerogel produce un aumento de la inflamabilidad del material y esto es una limitación para las aplicaciones que requieren resistencia al fuego. Para aumentar la resistencia al fuego de los aerogeles poliméricos, hay que añadir cargas y/o retardantes de llama. En este proyecto, tomando la gelatina como polímero de base biológica, se realizarán diferentes composiciones mezclándola con montmorillonita y ácido tánico como agente reticulante, con el objetivo final de encontrar un equilibrio en las propiedades que las haga aptas para aplicaciones industriales. Por lo tanto, la composición final debe ofrecer buenas propiedades mecánicas, térmicas y de resistencia al fuego al mismo tiempo. La caracterización de los aerogeles se realiza con diferentes instrumentos: viscosímetro Ubbelhode, FTIR, conductividad térmica, resistencia a la compresión, absorción de humedad, análisis termogravimétrico y calorimetría de cono. La conductividad térmica del aerogel que contiene ácido tánico, arcilla y gelatina al mismo tiempo aumentó en comparación con el aerogel de gelatina pura, de 0,037 W/m∙K a 0,046 W/m∙K. Las propiedades mecánicas también aumentaron, tanto en términos de módulo de Young como de límite elástico, en comparación con el aerogel de gelatina básica en presencia de ácido tánico. La presencia de ácido tánico y arcilla mejora la estabilidad térmica del material y disminuye la tasa de degradación térmica. Por último, debido a la característica intumescente de estos dos materiales, fue posible disminuir el pico de liberación de calor, la inflamabilidad del material y el tiempo de ignición. En conclusión, la adición de ácido tánico como reticulante y de arcilla como refuerzo permitió aumentar simultáneamente las propiedades térmicas y mecánicas y la resistencia al fuego.

Els aerogels són materials molt porosos que contenen una gran quantitat d'aire al seu interior i tenen una densitat molt baixa (0,1 g/cm3). A causa del seu baix pes, baixa conductivitat tèrmica i biodegradabilitat, els derivats de polímers naturals tenen un gran potencial en el camp de l'aïllament tèrmic. Tanmateix, el seu baix rendiment mecànic i la seva facilitat de combustió han limitat fins ara el seu desenvolupament. Avui en dia, és important tenir en compte l'impacte ecològic dels objectes que fabriquem. La contaminació, l'escalfament global i l'impacte del carboni són limitacions que s'han de tenir en compte en l'enginyeria del segle XXI. Per tant, la pregunta que ens hem de fer és si és possible, amb els mitjans al nostre abast, fer alternatives naturals (aerogels) que puguin substituir els materials derivats del petroli més contaminants com el poliestirè expandit o les escumes de poliuretà, entre d'altres. Aquest projecte s'emmarca en aquesta perspectiva i estudia la caracterització i fabricació d'aerogels biosourceds. Aquests aerogels estan formats per alcohol polivinílic, alginat i àcid tànic. L'objectiu d'aquest projecte és trobar una composició d'aerogel que ofereixi simultàniament bones propietats mecàniques de degradació tèrmica i resistència al foc. La primera part d'aquest informe consisteix en una revisió de la literatura i un estat de l'art. La segona part d'aquest projecte descriu els materials utilitzats i els protocols de fabricació de l'aerogel. Finalment, a la darrera part es presenten els diferents resultats obtinguts després de les diferents proves realitzades -compressió uniaxial, proves termogravimètriques, proves de foc, etc.- i els resultats de les proves realitzades als aerogels.

Los aerogeles son materiales muy porosos que contienen una gran cantidad de aire en su interior y que poseen una muy baja densidad (aprox. 0,1 g/cm3). Debido a su bajo peso, baja conductividad térmica y biodegradabilidad, los derivados de polímeros naturales poseen un gran potencial en el ámbito del aislamiento térmico. Sin embargo, sus bajas prestaciones mecánicas y fácil combustión han limitado hasta el momento su desarrollo. Hoy en día, es importante tener en cuenta el impacto ecológico de los objetos que fabricamos. La contaminación, el calentamiento global y el impacto del carbono son condicionantes que hay que tener en cuenta en la ingeniería del siglo XXI. Por tanto, la pregunta que debemos formularnos es si es posible, con los medios de que disponemos, conseguir alternativas naturales (aerogeles) que puedan sustituir a materiales más contaminantes derivados del petróleo como las espumas de poliestireno expandido o poliuretano entre otros muchos. Este proyecto se inscribe en esta perspectiva y estudia la caracterización y fabricación de aerogeles biobasados. Estos aerogeles están compuestos por alcohol polivinílico, alginato y ácido tánico. El objetivo de este proyecto es encontrar una composición de aerogeles que permita obtener simultáneamente buenas propiedades mecánicas de degradación térmica y resistencia al fuego. La primera parte de este informe consiste en una revisión bibliográfica y un estado del arte. La segunda parte de este proyecto describe los materiales utilizados, así como los protocolos de fabricación del aerogel. Finalmente, la última parte presenta los diferentes resultados obtenidos tras los diferentes ensayos realizados - compresión uniaxial, ensayos termogravimétricos, ensayos de fuego etc.