ROUGH DRAFT authorea.com/113724
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  • Predicción del indice carbonilo del poliestireno expandido utilizando aproximación de funciones con redes neuronales artificiales

    Abstract

    En este articulo se emplea un modelo matemático de aproximación de funciones utilizando Redes Neuronales Artificiales \((RNA)\),el cuál se ajusta al comportamiento en la degradación del \(EPS\) (Poliestireno Expandido) en un \(CPC\) (Concentrador Parabĺico Compuesto). El objetivo es obtener el valor del índice carbonilo \((IC)\) del \(EPS\) . Los valores de entrada obtenidos experimentalmente cuando se concentra energía solar sobre el absorbedor del \(CPC\) están compuestos por algunos de los factores que influyen en el deterioro del \(EPS\), los cuales son: temperatura \((T)\), tiempo de exposición de la muestra \((t)\) y radiación UVB \((W/m2)\). La aplicación de este modelo resulta útil para predecir el índice de deterioro del polímero sometido a concentración solar en el CPC a lo largo del año.

    Introducción

    Una de las consecuencias de la degradación de los polímeros es su amarilleamiento; este efecto va asociado a los correspondientes procesos de oxidación (normalmente foto-oxidación) que son responsables de la aparición de grupos cromóforos, tales como los grupos carbonilo \((C=O)\), hidroperóxido \((−OOH)\) y dobles enlaces \((−C=C−)\). A medida que se intensifica la presencia de estos grupos mayor es el grado de amarilleamiento del material, por lo que éste es un indicador visual de su grado de alteración (San Andrés 2010).

    Poliestireno Expandido

    Los antecedentes históricos del \(EPS\) están ligados a los de la resina de \(PS\), cuyas primeras noticias datan de 1911 y que mencionaban un atractivo nuevo material que sin embargo en ese momento resultó demasiado quebradizo, lo que dificultó su comercialización. Las mejoras del material que lograron por separado la Bakelite Corporation y Dow Chemical Co. permitieron la presentación de la primera patente de resina de poliestireno en 1935. Las espumas rígidas de poliestireno expandido (EPS) son ampliamente utilizadas como material de protección en embalajes de toda clase, debido a su excelente capacidad de absorber energía de impacto, baja densidad aparente y fácil conformado. Las mismas se elaboran a partir de partículas de poliestireno expandible, las cuales mediante un proceso de calentamiento rápido aumentan su volumen y se sueldan entre sí, obteniéndose un material compuesto por celdas cerradas de poliestireno. El comportamiento general a compresión del EPS puede describirse observando la curva esfuerzo-deformación (Fig. \ref{fig001}), la cual presenta tres zonas bien definidas: la zona inicial (A) se caracteriza por un comportamiento lineal elástico, el esfuerzo aumenta linealmente con la deformación, la cual es recuperable. La zona (B) presenta un comportamiento plástico con gran aumento de la deformación correspondiente a un incremento del esfuerzo relativamente pequeño, debido al progresivo colapso de las celdas de poliestireno. Este comportamiento provee la capacidad de absorción de energía del material. Finalmente, en la zona (C) la estructura celular ha colapsado totalmente y la espuma se comporta como un sólido compactado (Madariaga 2007).