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Validación de una máquina para fabricación de materiales compuestos mediante la técnica de moldeo por transferencia de resina con vacío asistido

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dc.contributor.advisorUnfried Silgado, Jimyspa
dc.contributor.authorPico González, Diego Raul
dc.date.accessioned2023-02-28T13:33:00Z
dc.date.available2023-02-28T13:33:00Z
dc.date.issued2023-02-27
dc.description.abstractEn el departamento de Córdoba y las regiones aledañas existen grandes extensiones de cultivos agrícolas que generan residuos cuyo manejo se ha transformado en una problemática de diversas dimensiones. Uno de estos cultivos es el de la palma de coco, cuyo fruto posee un mesocarpio con gran cantidad de fibra lignocelulósica, la cual posee excelentes propiedades termomecánicas, ideales para uso como refuerzo en materiales compuestos. El proceso de moldeo por transferencia de resina consiste en la inyección de una resina polimérica al interior de un molde cerrado que contiene un material de refuerzo previamente colocado. La aplicación de fibras naturales, y en especial la fibra de mesocarpio de coco en este proceso ha sido muy poco estudiada debido a que existen limitaciones durante la alimentación de la resina como: la baja interacción fibra-matriz, deformación de las fibras, presencia de macro y microporosidades debida a la impregnación defectuosa de la resina entre las fibras. Por esta razón aún existen muchos interrogantes que no han permitido extender la utilización de fibras de mesocarpio en la fabricación de materiales compuestos con este tipo de tecnologías. En esta investigación se validó de forma experimental el diseño de un prototipo de máquina para fabricación de materiales compuestos reforzados con fibras de mesocarpio de coco en una matriz de resina polimérica mediante el proceso de moldeo por transferencia de resina por vacío asistido. Para ello se llevó a cabo una simulación por elementos finitos y el modelo de volumen de fluidos, las condiciones bajo diferentes parámetros en la cuales se desarrolla el proceso de moldeo por transferencia de resina con vacío asistido (VA-RTM) al interior de un molde rectangular para fabricar muestras de un material compuesto con matriz de poliéster de baja viscosidad reforzado con fibras extraídas del mesocarpio del coco. Como resultado se obtuvo el análisis del comportamiento del proceso de inyección y llenado de la resina dentro del molde en función de los parámetros del proceso y su correlación con la calidad de la pieza obtenida, con el fin de aproximar el tiempo del proceso y obtener propiedades mecánicas mejoradas de las piezas finales.spa
dc.description.degreelevelMaestríaspa
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería Mecánicaspa
dc.description.modalityTrabajos de Investigación y/o Extensiónspa
dc.description.tableofcontentsRESUMEN................................................................................................................1spa
dc.description.tableofcontentsABSTRACT ..............................................................................................................2spa
dc.description.tableofcontents1. Capítulo I. Descripción del trabajo de investigación .....................................3spa
dc.description.tableofcontents1.1. Introducción.......................................................................................................................3spa
dc.description.tableofcontents1.2. Objetivos............................................................................................................................6spa
dc.description.tableofcontents1.2.1. Objetivo general .................................................................................................................... 6spa
dc.description.tableofcontents1.2.2. Objetivos específicos............................................................................................................. 6spa
dc.description.tableofcontents1.3. Estructura de la tesis..........................................................................................................7spa
dc.description.tableofcontents1.4. Revisión de literatura.........................................................................................................8spa
dc.description.tableofcontents1.4.1. Materiales compuestos.......................................................................................................... 8spa
dc.description.tableofcontents1.4.2. Matriz .................................................................................................................................... 8spa
dc.description.tableofcontents1.4.3. Refuerzo ................................................................................................................................ 9spa
dc.description.tableofcontents1.4.4. Fibras naturales.................................................................................................................... 10spa
dc.description.tableofcontents1.4.5. Fibra de mesocarpio de coco ............................................................................................... 10spa
dc.description.tableofcontents1.4.6. Proceso RTM....................................................................................................................... 12spa
dc.description.tableofcontents1.4.7. Fabricación de la preforma.................................................................................................. 12spa
dc.description.tableofcontents1.4.8. Recubrimiento del molde .................................................................................................... 13spa
dc.description.tableofcontents1.4.9. Cierre del molde .................................................................................................................. 13spa
dc.description.tableofcontents1.4.10. Inyección de resina y curado ............................................................................................... 14spa
dc.description.tableofcontents1.4.11. Desmontaje.......................................................................................................................... 14spa
dc.description.tableofcontents1.4.12. VARTM............................................................................................................................... 15spa
dc.description.tableofcontents1.4.13. Tipos de tejidos ................................................................................................................... 15spa
dc.description.tableofcontents1.4.14. Método de elementos finitos (CFD).................................................................................... 16spa
dc.description.tableofcontents1.4.15. Modelado computacional en RTM...................................................................................... 17spa
dc.description.tableofcontents1.4.16. Estado del arte ..................................................................................................................... 17spa
dc.description.tableofcontents1.5. Trabajos derivados...........................................................................................................22spa
dc.description.tableofcontents2. Capítulo II. DISEÑO DEL MOLDE PARA RTM.......................................24spa
dc.description.tableofcontents2.1. Introducción.....................................................................................................................24spa
dc.description.tableofcontents2.2. Materiales y métodos.......................................................................................................25spa
dc.description.tableofcontents2.2.1. Diseño del molde para RTM ............................................................................................... 25spa
dc.description.tableofcontents2.2.1.1. Dimensión y forma...................................................................................................... 25spa
dc.description.tableofcontents2.2.1.2. Selección del material del molde................................................................................. 26spa
dc.description.tableofcontents2.2.2. Fabricación del molde para RTM........................................................................................ 28spa
dc.description.tableofcontents2.3. Resultados........................................................................................................................28spa
dc.description.tableofcontents2.4. Conclusiones....................................................................................................................32spa
dc.description.tableofcontents3. Capítulo III: CONSTRUCCIÓN DEL EQUIPO.........................................33spa
dc.description.tableofcontents3.1. Introducción.....................................................................................................................33spa
dc.description.tableofcontents3.2. Materiales y métodos.......................................................................................................34spa
dc.description.tableofcontents3.2.1. Componentes del prototipo.................................................................................................. 34spa
dc.description.tableofcontents3.2.2. Estructura del prototipo ....................................................................................................... 38spa
dc.description.tableofcontents3.2.3. Ensayos preliminares y puesta a punto................................................................................ 38spa
dc.description.tableofcontents3.3. Resultados........................................................................................................................38spa
dc.description.tableofcontents3.3.1. Componentes del prototipo VARTM .................................................................................. 38spa
dc.description.tableofcontents3.3.2. Listado de componentes...................................................................................................... 40spa
dc.description.tableofcontents3.3.3. Estructura del prototipo ...................................... 40spa
dc.description.tableofcontents3.3.1. Funcionamiento del prototipo y puesta a punto................................................................... 42spa
dc.description.tableofcontents3.4. Conclusiones....................................................................................................................43spa
dc.description.tableofcontents4. Capítulo IV. FABRICACIÓN DE MATERIAL COMPUESTO ...............44spa
dc.description.tableofcontents4.1. Introducción..................................................44spa
dc.description.tableofcontents4.2. Materiales y métodos................................................45spa
dc.description.tableofcontents4.2.1. Selección de resina para moldeo por VARTM...................... 45spa
dc.description.tableofcontents4.2.2. Pruebas de tiempo de gel............................................. 46spa
dc.description.tableofcontents4.2.3. Fibras de mesocarpio de coco..................................... 46spa
dc.description.tableofcontents4.2.4. Simulación del proceso de flujo de resina mediante análisis CFD...................................... 48spa
dc.description.tableofcontents4.2.5. Proceso de moldeo por transferencia de resina con vacío asistido...................................... 50spa
dc.description.tableofcontents4.3. Resultados...........................................................52spa
dc.description.tableofcontents4.3.1. Pruebas de gelificación.................................. 53spa
dc.description.tableofcontents4.3.2. Simulación del flujo de resina .................................... 54spa
dc.description.tableofcontents4.3.3. Fabricación de material compuesto con refuerzo en fibra de mesocarpio de coco ............. 57spa
dc.description.tableofcontents4.3.4. Validación ....................................................................... 59spa
dc.description.tableofcontents4.4. Conclusiones...............................................................60spa
dc.description.tableofcontents5. Conclusiones Generales y futuros trabajos.....................61spa
dc.description.tableofcontents5.1. Objetivo específico I:.........................................................61spa
dc.description.tableofcontents5.2. Objetivo específico II:...................................................61spa
dc.description.tableofcontents5.3. Objetivo específico III:..............................................61spa
dc.description.tableofcontents5.4. Futuros trabajos ...............................................62spa
dc.description.tableofcontents6. Bibliografía............................................................63spa
dc.description.tableofcontents7. ANEXOS .............................................................................67spa
dc.format.mimetypeapplication/pdfspa
dc.identifier.urihttps://repositorio.unicordoba.edu.co/handle/ucordoba/7258
dc.language.isospaspa
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenieríaspa
dc.publisher.placeMontería, Córdoba, Colombiaspa
dc.publisher.programIngeniería Mecánicaspa
dc.rightsCopyright Universidad de Córdoba, 2023spa
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessspa
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)spa
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/spa
dc.subject.keywordsCompositeseng
dc.subject.keywordsVA-RTMeng
dc.subject.keywordsCoconut fiberseng
dc.subject.keywordsFEMeng
dc.subject.keywordsVolume of fluid methodeng
dc.subject.proposalMateriales compuestosspa
dc.subject.proposalVA-RTMspa
dc.subject.proposalFibra de cocospa
dc.subject.proposalMétodo de elementos finitosspa
dc.subject.proposalVolumen de fluidosspa
dc.titleValidación de una máquina para fabricación de materiales compuestos mediante la técnica de moldeo por transferencia de resina con vacío asistidospa
dc.typeTrabajo de grado - Maestríaspa
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdccspa
dc.type.contentTextspa
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dc.type.redcolhttps://purl.org/redcol/resource_type/TMspa
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