Obtención de materiales compuestos híbridos de matriz poliéster reforzados con fibra de vidrio y abacá mediante estratificación Héctor Guillermo Villacís Salazar

By: Villacís Salazar, Héctor Guillermo
Contributor(s): Guerrero Barragán, Víctor Hugo [Director de Tesis]
Material type: Mixed materialsMixed materialsPublisher: QUITO EPN 2011Description: 307 p.: il.; + CD 3802Subject(s): FIBRA DE ABACA | FIBRA DE VIDRIO | TEJIDO PLANO | TEJIDO SARGA | MATERIALES COMPUESTOS HIBRIDOSOther classification: T-IM Online resources: Este ítem está sujeto a una licencia Creative Commons Dissertation note: FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Tesis (Ingeniero Mecánico). -- Escuela Politécnica Nacional. 2011 Summary: Las fibras naturales y sintéticas son tradicionalmente utilizadas como refuerzos de materiales compuestos de matriz polimérica. La inclusión de fibras naturales se debe fundamentalmente a la creciente preocupación en todo el mundo por la preservación del medio ambiente y el uso de materias primas renovables. Las fibras sintéticas tienen excelentes propiedades mecánicas y se pueden obtener compuestos con altos porcentajes volumétricos. Una alternativa que permite explotar las ventajas de los dos tipos de fibras es el uso de refuerzos híbridos. En este trabajo se obtuvieron y caracterizaron mecánicamente materiales compuestos híbridos de matriz poliéster, reforzados con fibra de vidrio y abacá. Inicialmente se formularon dos tipos de material compuesto, el uno reforzado con mantas de fibra corta de vidrio (mats) y el otro con fibra de abacá. La fibra de abacá se usó en cuatro configuraciones distintas: fibra corta de 10 mm de longitud, fibra continua unidireccional, tejido plano y tejido sarga. Las fracciones volumétricas del refuerzo que se consideraron fueron 0,15 y 0,2. Estos materiales se usaron para fabricar probetas que posteriormente se ensayaron a tracción. Posteriormente se obtuvieron compuestos híbridos utilizando una fracción volumétrica de 0,2 la cual resultó en las mejores propiedades. Durante la fabricación de estos materiales se tomaron en cuenta dos variables: la configuración de la fibra de abacá, en los mismos arreglos usados en los ensayos preliminares, y la fracción volumétrica del refuerzo híbrido. Dentro de este refuerzo se examinaron porcentajes de fibra de vidrio y abacá en proporciones de 25-75%, 50-50% y 75-25%, respectivamente. Los materiales resultantes se caracterizaron mediante ensayos de tracción y flexión. La formulación con la mejor combinación de propiedades fue la de 75% fibra continua unidireccional de abacá y 25% fibra de vidrio. La resistencia a la tracción y módulo de elasticidad del material fueron de aproximadamente 138 y 4473 MPa, que corresponden a un incremento del 270 y 150% respecto a la matriz. El esfuerzo y el módulo a la flexión fueron de 127 y 5091 MPa, que corresponden a un incremento del 113 y 122%, respecto a la matriz. La resistencia al impacto resultó 614% mayor que la de la matriz. Finalmente se fabricó un prototipo de una patineta y se comparó su desempeño mediante ensayos funcionales, que incluían ensayos de tracción y flexión. El modelo desarrollado con el compuesto híbrido fue superior al tradicional 96% en el esfuerzo a la tracción, 109% en el módulo de elasticidad, 50% en el esfuerzo a la flexión y un decremento del 9% en el módulo a la flexión
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FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Tesis (Ingeniero Mecánico). -- Escuela Politécnica Nacional. 2011

Incluye referencia bibliográfica

Las fibras naturales y sintéticas son tradicionalmente utilizadas como refuerzos de materiales compuestos de matriz polimérica. La inclusión de fibras naturales se debe fundamentalmente a la creciente preocupación en todo el mundo por la preservación del medio ambiente y el uso de materias primas renovables. Las fibras sintéticas tienen excelentes propiedades mecánicas y se pueden obtener compuestos con altos porcentajes volumétricos. Una alternativa que permite explotar las ventajas de los dos tipos de fibras es el uso de refuerzos híbridos. En este trabajo se obtuvieron y caracterizaron mecánicamente materiales compuestos híbridos de matriz poliéster, reforzados con fibra de vidrio y abacá. Inicialmente se formularon dos tipos de material compuesto, el uno reforzado con mantas de fibra corta de vidrio (mats) y el otro con fibra de abacá. La fibra de abacá se usó en cuatro configuraciones distintas: fibra corta de 10 mm de longitud, fibra continua unidireccional, tejido plano y tejido sarga. Las fracciones volumétricas del refuerzo que se consideraron fueron 0,15 y 0,2. Estos materiales se usaron para fabricar probetas que posteriormente se ensayaron a tracción. Posteriormente se obtuvieron compuestos híbridos utilizando una fracción volumétrica de 0,2 la cual resultó en las mejores propiedades. Durante la fabricación de estos materiales se tomaron en cuenta dos variables: la configuración de la fibra de abacá, en los mismos arreglos usados en los ensayos preliminares, y la fracción volumétrica del refuerzo híbrido. Dentro de este refuerzo se examinaron porcentajes de fibra de vidrio y abacá en proporciones de 25-75%, 50-50% y 75-25%, respectivamente. Los materiales resultantes se caracterizaron mediante ensayos de tracción y flexión. La formulación con la mejor combinación de propiedades fue la de 75% fibra continua unidireccional de abacá y 25% fibra de vidrio. La resistencia a la tracción y módulo de elasticidad del material fueron de aproximadamente 138 y 4473 MPa, que corresponden a un incremento del 270 y 150% respecto a la matriz. El esfuerzo y el módulo a la flexión fueron de 127 y 5091 MPa, que corresponden a un incremento del 113 y 122%, respecto a la matriz. La resistencia al impacto resultó 614% mayor que la de la matriz. Finalmente se fabricó un prototipo de una patineta y se comparó su desempeño mediante ensayos funcionales, que incluían ensayos de tracción y flexión. El modelo desarrollado con el compuesto híbrido fue superior al tradicional 96% en el esfuerzo a la tracción, 109% en el módulo de elasticidad, 50% en el esfuerzo a la flexión y un decremento del 9% en el módulo a la flexión

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