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Desarrollo de un tejido de refuerzo a partir de fibras de pseudotallo de plátano para aplicaciones en materiales compuestos de matriz de resina de poliéster mediante el proceso de moldeo por transferencia de resina con vacío asistido (VARTM)

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dc.contributor.advisorUnfried Silgado, Jimy
dc.contributor.advisorEspítia Sanjuán, Luis Armando
dc.contributor.authorAltamiranda Suarez, Juan Carlos
dc.contributor.juryMeza Meza, Juan Manuel
dc.contributor.juryGonzález Doria, Yahir Enrique
dc.contributor.projectleaderUnfried Silgado, Jimy
dc.date.accessioned2024-11-15T13:19:27Z
dc.date.available2024-11-15T13:19:27Z
dc.date.issued2024-11-14
dc.description.abstractEste estudio investigó el uso de tejidos de fibras del pseudotallo del plátano originarias del departamento de Córdoba, Colombia, como refuerzo en materiales compuestos de matriz polimérica usando moldeo por transferencia de resina con vacío asistido (VARTM). Las fibras del pseudotallo fueron extraídas usando decorticado manual y secadas a 40°C. Posteriormente, recibieron tratamientos superficiales de mercerizado con NaOH y recubrimiento con resina epóxica flexible. Hilos trenzados continuos con diferente número de fibras (10 y 15) fueron entonces desarrollados, para, finalmente realizar tejidos de tipo Tafetán que sirvieron como refuerzo. Se realizó análisis morfológico con microscopía óptica y electrónica, ensayos de FTIR y TGA, se estimó la permeabilidad, la fuerza de adhesión con resina de poliéster (matriz), pull-out, la fuerza de tracción de los tejidos, ensayo de tensión y flexión del compuesto. Los resultados mostraron que el diámetro de los hilos tratados aumentó ligeramente sin afectar significativamente las propiedades mecánicas. Con relación al ensayo de pull-out, los hilos tratados exhibieron menor tasa de extracción (25%) comparados a los no tratados (33%), sugiriendo mejor adherencia interfacial. La permeabilidad de los tejidos aumentó con los hilos tratados, mejorando la infiltración de resina. No obstante, la carga a tensión fue mayor para tejidos de 10 fibras sin tratamiento con 2,33 kN frente a 1,37 kN para tejidos tratados de 10 fibras y 1,55 kN a 0.80 kN para tejidos de hilos de 15 fibras sin y con tratamiento, respectivamente. Los tejidos tratados también mostraron menor fuerza de adhesión con la resina de poliéster. Finalmente, los compuestos reforzados con 3 capas de tejido sin tratamiento mostraron la mayor resistencia a tracción, mientras que los compuestos de 1 capa sin tratamiento alcanzaron la mayor resistencia a flexión.spa
dc.description.abstractThis study investigated the use of banana pseudostem fibers originating from the department of Córdoba, Colombia, as reinforcement in polymer matrix composites using vacuum-assisted resin transfer molding (VARTM). The pseudostem fibers were extracted manually through decortication and dried at 40°C. Subsequently, they underwent surface treatments, including mercerization with NaOH and coating with flexible epoxy resin. Continuous braided yarns with different fiber counts (10 and 15) were then developed, and finally, plain weave fabrics were produced to serve as reinforcement. Morphological analysis was conducted using optical and electron microscopy, along with FTIR and TGA tests. Permeability, adhesion strength with polyester resin (matrix), pull-out tests, tensile strength of the fabrics, and tensile and flexural strength of the composite were evaluated. The results showed that the diameter of the treated yarns increased slightly without significantly affecting the mechanical properties. Regarding the pull-out test, the treated yarns exhibited a lower extraction rate (25%) compared to the untreated ones (33%), suggesting better interfacial adhesion. The permeability of the fabrics increased with the treated yarns, improving resin infiltration. However, the tensile load was higher for untreated 10-fiber fabrics at 2.33 kN compared to 1.37 kN for treated 10-fiber fabrics, and 1.55 kN versus 0.80 kN for untreated and treated 15-fiber yarns, respectively. Treated fabrics also showed lower adhesion strength with polyester resin. Finally, composites reinforced with three layers of untreated fabric demonstrated the highest tensile strength, while those with one untreated layer achieved the greatest flexural strength.eng
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería Mecánica
dc.description.modalityTrabajos de Investigación y/o Extensión
dc.description.tableofcontentsRESUMEN 9spa
dc.description.tableofcontentsABSTRACT 10eng
dc.description.tableofcontentsIntroducción 11spa
dc.description.tableofcontentsObjetivos 13spa
dc.description.tableofcontentsObjetivo general 13spa
dc.description.tableofcontentsObjetivos específicos 13spa
dc.description.tableofcontentsEstructura de la tesis 14spa
dc.description.tableofcontents1. Capítulo I. Revisión de literatura 15spa
dc.description.tableofcontents1.1. Materiales compuestos 15spa
dc.description.tableofcontents1.1.1. Matrices para materiales compuestos 16spa
dc.description.tableofcontents1.1.2. Tejidos como Refuerzo para Materiales Compuestos 17spa
dc.description.tableofcontents1.1.3. Fibras naturales como refuerzo de materiales compuestos 19spa
dc.description.tableofcontents1.1.3.1. Composición química 20spa
dc.description.tableofcontents1.2. Fibra de plátano 22spa
dc.description.tableofcontents1.3. Modificación superficial de las fibras naturales 22spa
dc.description.tableofcontents1.3.1. Modificación física de las fibras naturales 23spa
dc.description.tableofcontents1.3.2. Modificación química de las fibras naturales 23spa
dc.description.tableofcontents1.3.3. Moldeado por transferencia de resina RTM 24spa
dc.description.tableofcontents1.3.3.1. Moldeo por transferencia de resina con vacío asistido (VARTM) 24spa
dc.description.tableofcontents1.3.3.2. Principios de operación del proceso RTM 25spa
dc.description.tableofcontents1.3.3.3. Ventajas y desventajas de los procesos de RTM 26spa
dc.description.tableofcontents1.4. Permeabilidad del refuerzo 27spa
dc.description.tableofcontents1.5. Viabilidad del proceso de fabricación 30spa
dc.description.tableofcontents1.5.1. Viabilidad técnica 30spa
dc.description.tableofcontents1.5.2. Viabilidad operativa 30spa
dc.description.tableofcontents1.6. ESTADO DEL ARTE 31spa
dc.description.tableofcontents1.7. Trabajos derivados 34spa
dc.description.tableofcontents1.8. Extracción de fibras 35spa
dc.description.tableofcontents2.1. Extracción de fibras 35spa
dc.description.tableofcontents2.2. Elaboración de hilos 36spa
dc.description.tableofcontents2.3. Tratamiento químico 37spa
dc.description.tableofcontents2.4. Aplicación de recubrimiento 38spa
dc.description.tableofcontents2.5. Efecto de la velocidad de enrollado en el Angulo de torsión superficial 39spa
dc.description.tableofcontents2.6. Efecto de la velocidad de enrollado en las propiedades a tracción 40spa
dc.description.tableofcontents2.7. Ensayo de extracción de fibra (Pull Out) 41spa
dc.description.tableofcontents2.8. Medida de ángulo de contacto 42spa
dc.description.tableofcontents2.9. Microscopía electrónica de barrido (SEM) 44spa
dc.description.tableofcontents2.10. Espectroscopía de Infrarrojo por Transformada de Fourier (FTIR) 45spa
dc.description.tableofcontents2.11. Elaboración de tejidos 46spa
dc.description.tableofcontents2.12. Cálculo de la permeabilidad unidireccional experimental 48spa
dc.description.tableofcontents2.13. Prueba de tensión de tejidos 51spa
dc.description.tableofcontents2.14. Prueba de adherencia 52spa
dc.description.tableofcontents2.15. Elaboración del material compuesto usando VARTM 52spa
dc.description.tableofcontents2.15.1. Preparación del refuerzo 53spa
dc.description.tableofcontents2.15.2. Preparación del molde 54spa
dc.description.tableofcontents2.15.3. Elaboración del compuesto 54spa
dc.description.tableofcontents2.16. Realización de ensayos de tensión y flexión. 55spa
dc.description.tableofcontents3. Capitulo III. Diseño Experimental 56spa
dc.description.tableofcontents3.1. HIPÓTESIS 56spa
dc.description.tableofcontents3.2. Universo 56spa
dc.description.tableofcontents3.3. Variables 56spa
dc.description.tableofcontents3.4. Recolección de datos 59spa
dc.description.tableofcontents4. Capítulo IV: Resultados y discusiones 62spa
dc.description.tableofcontents4.1. Elaboración de hilos tratados químicamente y recubiertos 62spa
dc.description.tableofcontents4.2. Prueba de extracción (Pull out) 65spa
dc.description.tableofcontents4.3. Angulo de contacto 67spa
dc.description.tableofcontents4.4. Efecto de la velocidad de enrollado sobre el ángulo de torsión superficial 70spa
dc.description.tableofcontents4.5. Efecto de la velocidad de enrollado en la resistencia a tracción 72spa
dc.description.tableofcontents4.6. Espectroscopía de Infrarrojo por Transformada de Fourier (FTIR) 74spa
dc.description.tableofcontents4.7. Elaboración de tejidos 77spa
dc.description.tableofcontents4.8. Estimación de la permeabilidad unidireccional 78spa
dc.description.tableofcontents4.9. Prueba de tensión de tejidos 87spa
dc.description.tableofcontents4.10. Prueba de adherencia en tejidos 89spa
dc.description.tableofcontents4.11. Estimación de fracción de refuerzo del material compuesto 94spa
dc.description.tableofcontents4.12. Análisis de propiedades mecánicas del material compuesto 96spa
dc.description.tableofcontents4.12.1. Resistencia a tracción 96spa
dc.description.tableofcontents4.12.2. Análisis de resultados de flexión 99spa
dc.description.tableofcontents4.13. Efecto de los tratamientos sobre las propiedades mecánicas del material compuesto 101spa
dc.description.tableofcontents4.14. Viabilidad para la fabricación del material compuesto 106spa
dc.description.tableofcontents5. Capitulo V. Conclusiones Generales 111spa
dc.description.tableofcontentsSugerencias de trabajos futuros 114spa
dc.description.tableofcontents6. Bibliografía 115spa
dc.description.tableofcontents7. ANEXOS 127spa
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad de Córdoba
dc.identifier.reponameRepositorio Institucional Unicórdoba
dc.identifier.repourlhttps://repositorio.unicordoba.edu.co
dc.identifier.urihttps://repositorio.unicordoba.edu.co/handle/ucordoba/8733
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad de Córdoba
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeniería
dc.publisher.placeMontería, Córdoba, Colombia
dc.publisher.programMaestría en Ingeniería Mecánica
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dc.titleDesarrollo de un tejido de refuerzo a partir de fibras de pseudotallo de plátano para aplicaciones en materiales compuestos de matriz de resina de poliéster mediante el proceso de moldeo por transferencia de resina con vacío asistido (VARTM)spa
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