Examinando por Materia "Fibras de carbono (CFRP)"
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Publicación Acceso abierto Aplicación de técnicas y de análisis modal experimental para la evaluación no destructiva de un riel de fijador externo fabricado en fibra de carbono(Universidad del Valle, 2018) González Acosta, Oscar Eduardo; Ealo Cuello, Joao LuisEl uso de materiales fibrorreforzados ha ido adquiriendo una mayor participación en la construcción de componentes mecánicos y estructurales debido a sus buenas propiedades mecánicas. Este tipo de materiales se ha convertido en foco de investigación en diferentes aplicaciones, como por ejemplo en biomedicina para la fabricación de fijadores externos para el tratamiento de fracturas y transporte óseo. Por sus prestaciones semejantes a las de los materiales metálicos, estos dispositivos fabricados con piezas en fibra de carbono resultan ser más livianos y de mayor translucidez ante los rayos X. Debido al procedimiento de fabricación de rieles para fijadores externos en material fibrorreforzado con fibra de carbono, el cual es artesanal, se vuelven vulnerables a la aparición de defectos o elementos extraños en su interior, lo que termina por modificar las propiedades mecánicas del elemento final. Como respuesta a esta dificultad, en este trabajo se define un método que permite evaluar los rieles construidos con fibra de carbono empleando los ensayos no destructivos como un procedimiento de control de calidad final. En la primera parte de este documento se pueden encontrar los resultados experimentales de pruebas de ultrasonido con transductores acoplados en aire incidiendo de manera normal, realizadas en rieles construidos con fibra de carbono, donde se permite ver la capacidad que tiene la técnica para identificar la zona donde se encuentra el daño y el tamaño del daño. En la segunda parte se observan los resultados experimentales de análisis modal realizado a elementos construidos con fibra de carbono, donde se encontró que las propiedades modales cambian con la existencia de un daño al interior del elemento. Esta técnica permite evaluar de manera general un elemento para verificar si tiene daños, no obstante, lo aquí implementado no permite identificar con precisión la posición ni el tamaño del defecto. Con los resultados obtenidos se puede concluir que es posible detectar daños al interior de rieles construidos con fibra de carbono. El procedimiento general para la detección de los daños es una combinación de las dos técnicas, donde el análisis modal permite la evaluación general y el ensayo de ultrasonido el análisis particular y la detección de la zona del daño.Publicación Acceso abierto Control automático y mando de un sistema electromecánico para producción de anillos en fibra de carbono por hilado(Universidad del Valle, 2018) García Pardo, Nicolás; Pinedo Jaramillo, Carlos RafaelEste documento describe una solución de ingeniería, desarrollada como trabajo de grado, para permitir el funcionamiento controlado de una máquina de hilado de fibras de carbono, ubicada en el Laboratorio de Ensayos Dinámicos y Materiales Fibrorreforzados, perteneciente al programa de Ingeniería Mecánica de la Universidad del Valle. La máquina se usa para construir elementos estructurales, configurados como sólidos de revolución (anillos y tubos), empleando materiales fibrorreforzados basados en fibras de carbono o de vidrio. El sistema electromecánico fue desarrollado por profesores y estudiantes de diferentes áreas, pertenecientes a la Universidad del Valle, y enmarcados en un proyecto de investigación financiado por COLCIENCIAS. El objetivo principal del proyecto fue la construcción de anillos de fijación externa de utilidad en traumatología. Los anillos producidos anteriormente eran muy irregulares y no lograban cumplir con las características mecánicas mínimas, por ello se consideraban fijadores externos no confiables y se descartaban. Para solucionar el problema fue necesario identificar las variables críticas del proceso y su incidencia en el producto terminado, también fue indispensable identificar, ajustar y caracterizar los actuadores del sistema eléctrico de la máquina, con el fin de configurar un sistema de control y mando electrónico que permite obtener anillos fibrorreforzados repetibles, y con ello cumplir con las características mecánicas necesarias para funcionar como fijadores externos, al mismo tiempo se logró desarrollar una interfaz que permite al operario definir los parámetros de fabricación de los anillos.Publicación Acceso abierto Diseño de un sistema de fijación externa monolateral, de fibra de carbono, para tratar fracturas abiertas(Universidad del Valle, 2018) Carabalí Satizabal, William Alberto; Casanova García, Gonzalo Fernando; Leyton Virgen, ArlexEn este proyecto se realizó el diseño construcción y evaluación de un sistema de fijación externa monolateral para fracturas abiertas de tibia y fémur usando materiales compuestos de fibra de carbono. Se tomaron algunos requerimientos ortopédicos e ingenieriles, de tal forma que se desarrolló un dispositivo con las condiciones mecánicas óptimas para la estabilización de fracturas óseas y poder realizar alargamiento de huesos en pacientes que requieran dicho tratamiento. Se garantizó que los esfuerzos presentes no excedan los límites de fluencia del material y los desplazamientos aseguren estabilidad y rigidez del fijador de tal forma que se puedan esperar resultados exitosos en futuros ensayos clínicos. El uso de la fibra de carbono es cada vez más utilizado en diversas aplicaciones, debido a su peso ligero y alta resistencia mecánica lo que la hace adecuada para ser utilizada como material de refuerzo para producir un material compuesto y obtener mejores propiedades que los materiales convencionales. En este proyecto se utilizó material compuesto de fibra de carbono y matriz de resina epóxica (CF/EP) en la fabricación de un sistema de fijación externa para transporte óseo. Algunas de las ventajas de usar CF/EP en estos dispositivos es que reduce considerablemente el peso de todo el sistema en comparación a los comerciales y es translúcido ante los rayos X.Publicación Acceso abierto Manufactura y evaluación de partes de dispositivos para transporte óseo reforzados con fibra de carbono.(Universidad del Valle, 2018) Escobar Vega, Juan Sebastián; Casanova García, Gonzalo Fernando; García Alvarez, José JaimeEn esta tesis se desarrolló la manufactura de prensas para sistemas de fijación externa con materiales compuestos con fibras de carbono y matriz epoxi CF/EP. Se presenta el diseño y el proceso de construcción paso a paso, de un dispositivo de fijación externa de huesos para alargamiento y transporte. Este fijador fue fabricado con fibras de carbono (FC), seleccionadas por su bajo peso, alta resistencia y propiedad de radio lucidez, especialmente indicados para aplicaciones biomédicas. Este proyecto incluye el estudio e implementación de procedimientos de manufactura con FC. Además, se determinó la resistencia de los compuestos con materiales locales e importados y la técnica para obtener propiedades suficientemente altas para la aplicación. Se construyó un modelo de elementos finitos con el cual se identificaron las zonas de mayor esfuerzo y se validó un modelo para materiales compuestos.Publicación Acceso abierto Obtención de mesofase de carbono a partir de brea de petróleo(Universidad del Valle, 2011) Ospina Espinosa, Juan Manuel; Barraza Burgos, Juan ManuelEl presente trabajo utilizó dos diferentes breas de petróleo colombiano, con el fin de determinar su capacidad como precursor de materiales carbonosos, tales como las fibras de carbono. Un buen precursor se caracteriza por tener alta concentración de mesofase o brea no isotrópica, la cual aporta características y propiedades favorables a las fibras. Para la obtención de la mesofase se utilizó un reactor de vidrio, donde se realizó un tratamiento térmico oxidante a las breas, en atmosfera de aire, a la temperatura de 350 °C, y tres diferentes tiempos de reacción de oxidación de 2, 3 y 5 horas. Luego se realizó un montaje para la extracción de la brea oxidada con tolueno como solvente, donde la relación de operación fue 20 mL tolueno / g de brea oxidada. El material deseado, la fracción insoluble en tolueno, se filtró y secó. El material insoluble en tolueno se polimerizó en atmosfera de nitrógeno a 400 °C. Posteriormente para la identificación de la mesofase se fabricaron probetas con el material obtenido de la polimerización. Se utilizó un microscopio con filtro de luz polarizada y se realizó un conteo de 500 puntos para la cuantificación de la mesofase. Los resultados mostraron que el asfalto presentó alta concentración de mesofase producida usando altos tiempos de oxidación (mayores a 3 horas), por el contrario, el precipitado produjo altas concentraciones de mesofase a bajos tiempos de oxidación (aproximadamente 2 horas).Publicación Acceso abierto Producción de un material compuesto de fibra de carbono con matriz ABS(Universidad del Valle, 2019) Rengifo Montenegro, César Augusto; Casanova García, Gonzalo FernandoEn los últimos años se ha evidenciado un aumento en la cantidad de piezas fabricadas con materiales compuestos, debido a la demanda de materiales que tengan buenas propiedades mecánicas, y conserven un peso ligero. Una solución a estos requerimientos son los materiales fibro-reforzados, generalmente con una matriz polimérica reforzada con fibras sintéticas, como son el caso de la fibra de vidrio, fibra de carbono, entre otras. Sin embargo, los diferentes procesos de manufactura de estos compuestos no han sido muy desarrollados en América Latina. Los materiales de mayor complejidad son fabricados en Europa y EEUU. En este documento se describe la construcción y evaluación de un material compuesto de matriz polimérica acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) con refuerzos de fibra de carbono, cuyas propiedades mecánicas se encontraron mediante la prueba de flexión en 3 puntos. Se describe la manufactura del material compuesto, la obtención de las probetas, y su posterior evaluación. La caracterización del polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) se realizó acorde a las especificaciones de las normas ASTM. Se estudió dos proporciones diferentes, y se determinó la proporción más conveniente.