Examinando por Materia "Materiales compuestos"
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Publicación Acceso abierto Análisis del comportamiento a la fatiga de un poliéster reforzado con fibra de vidrio con aplicación en tuberías(Universidad del Valle, 2012) Cuarán Muriel, Duván Andrés; Rodríguez Pulecio, Sara Aida; Coronado, John JairoLas estructuras hidráulicas en hidroeléctricas experimentan diferentes estados de carga, que incluyen cargas de fatiga de diferentes amplitudes debido a los golpes de ariete. En este proyecto se determinó el comportamiento a la fatiga de una tubería de poliéster reforzada con fibra de vidrio (GFRP) sobre la dirección axial y la dirección circunferencial respecto a la orientación de la fibra, las cuales fueron comparados con un acero ASTM A36. Los especímenes de prueba se extrajeron de dos tubos fabricados de compuestos de resina de poliéster, arena y fibra de vidrio, una tubería Tipo I de referencia GRPDN 1100 PN 10 SN 02500 y una tubería Tipo II de referencia GRPDN 0300 PN 20 SN 02500. Los resultados mostraron que la tubería GFRP en su dirección axial es diez veces menos resistente que su dirección circunferencial, mientras que la tubería GFRP en su dirección circunferencial es tan resistente como un acero estructural ASTM A36 con un esfuerzo último de 392,23±21,44 MPa. Se realizaron dos curvas esfuerzovida (S-N), una sobre la dirección axial y otra sobre dirección circunferencial de la tubería GFRP, con porcentajes de error inferiores al 5% y una confiabilidad del 95%. De las curvas S-N se estimó la resistencia a la fatiga para 106 ciclos, el valor correspondiente del esfuerzo alternante a este número de ciclos es de 6,82 MPa en la dirección axial y 19 MPa sobre la dirección circunferencial. Para una tubería de acero ASTM A36 en condiciones similares, la resistencia a la fatiga es seis veces mayor que la tubería GFRP en la dirección axial y tres veces mayor que la tubería GFRP en la dirección circunferencial.Publicación Acceso abierto Composites with pineapple-leaf fibers manufactured by layered compression molding(Universidad del Valle, 2016-07-08) Jaramillo, Natalia; Hoyos, David; Santa, Juan F.(Eng) Compression molding process was used to manufacture composites reinforced with pineapple-leaf fibers. During manufacturing, four plies of polypropylene with an average thickness of 0.76 mm were used and the fibers were equally distributed between plies to generate a stacked composite with the fibers in external layers transversally oriented to those in the inner layer. Two types of pineapple-leaf fibers were used as reinforcement: untreated fibers and fibers modified in an alkali solution (10% NaOH). Two different fiber contents were also evaluated in order to measure their effect on the mechanical properties of the composite. Ultimate tensile strength, strain at maximum load, Young's modulus, flexural strength and flexural modulus were measured. Tensile strength was increased 22% and Young's modulus increased 60%. Flexural strength and flexural modulus increased 19 % and 50% respectively, with fiber content. However, the alkali treatment did not improve those properties. Fractured surfaces of the composites were examined using electron microscopy and failure mechanisms such as fiber pullout and matrix deformation were observed.Publicación Acceso abierto Detección de daños en materiales compuestos usando ondas de LAMB(Universidad del Valle, 2017) Collazos Burbano, David Alejandro; Ealo Cuello, Joao LuisEste documento contiene los resultados de investigación del estudio de las ondas de Lamb para detectar daños en materiales compuestos. Una onda de Lamb es una onda elástica que se propaga en estructuras tipo placa, deformando el espesor mientras viajan. Debido a que estas son ondas guiadas es posible utilizarlas en ensayos no destructivos para determinar daños a cualquier profundidad de la muestra bajo estudio. El documento inicia presentando el estado del arte de las técnicas de inspección no destructiva que emplean ondas de Lamb. La información se organiza en tres partes: la primera contiene una descripción de las herramientas teóricas y numéricas utilizadas para estudiar la interacción de las ondas de Lamb con el medio. La segunda contiene los mecanismos de generación y medición, incluyendo una discusión acerca de las técnicas mecánicas, ópticas e híbridas. El estado del arte finaliza con las estrategias de post-procesamiento y extracción de información que se pueden utilizar cuando se trabaja con estas ondas.Publicación Acceso abierto Diseño e implementación de un proceso para fabricar palas de helicópteros(Universidad del Valle, 2014) Salcedo Valencia, Daniel José; Leyton Virgen, Arlex; Rodriguez Adaime, Cesar AugustoSe introduce mostrando el avance que han tenido en los últimos años los Vehículos Aéreos No tripulados (UAV) y el aumento en la relevancia de su fabricación. Así mismo, se ejemplifica la estructura de las palas implementadas en helicópteros y el perfil simétrico convexo NACA 0012 seleccionado como sección transversal para la manufactura del elemento. Se habla de las ventajas de la fibra de carbono sobre otras como vidrio y aramida, se muestra un esquema de su proceso de fabricación, y se selecciona la resina epoxi como la matriz adecuada para la fabricación de elementos de alto desempeño como estructuras aeronáuticas. Se termina la introducción explicando los diferentes métodos de bobinado de filamentos, de los cuales se escogió el helicoidal. Se plantean objetivo general y específicos que orientan el trabajo. Para su cumplimiento, se determinó una metodología de tipo explicativa y se seleccionó el método científico como adecuados para encontrar y explicar las relaciones entre variables del proceso y su respuesta en la manufactura. Se elaboró el diagrama de flujo de la fabricación de las palas como plan de trabajo. Se encontró la relación entre ancho del molde (tomado como cuerda de la pala) y longitud de trabajo necesaria para el desplazamiento del carro porta fibra a una longitud de pala determinada (o longitud de molde) dadas por una expresión que permitió seleccionar el ángulo menor (60°) para una longitud de pala de 30 cm. A partir de la relación entre longitudes de pala a pesos máximos al despegue de UAV se pudo aproximar que a esta longitud, el UAV tendría un peso de 6,6 kg. Se determinó la relación adecuada entre la velocidad de desplazamiento del carro y la velocidad angular del molde que permitirían obtener los 60° de bobinado, y se dedujo la expresión que permite hallar el valor a introducir en el software de la máquina para desplazar el carro a una posición deseada y conocida en milímetros.Publicación Acceso abierto Ecolaminados de pead-fibras de fique.(2011-10-13) Delvasto Arjona, Silvio; Mejía de Gutiérrez, Ruby; Perdomo, FernandoEn este artículo se presentan resultados de una investigación que busca alternativas para la utilización de los desechos de fibra corta de la planta de fique (cabuya). Se han probado las propiedades a la flexión y a la tensión de mezclas de 7 a 55 % (v/v) de fibra de fique y matrices de polietileno de alta densidad (PEAD), tanto en estado virgen (V) como reciclado (R). Se estudió también el efecto en las propiedades mecánicas del laminado al incorporar a la matriz un 20 % de carbonato de calcio como un relleno mineral rigidizante. Se obtuvieron placas de las mezclas con espesor hasta de 2 mm. mediante prensado en caliente a 180 oC. Los resultados muestran ser muy promisorios con respecto a la posibilidad de utilizar este nuevo material compuesto como substituto de la madera. Los resultados de esta investigación conllevan un beneficio directo para las empresas productoras de empaques de Colombia que utilizan la fibra de fique como materia prima y que tienen disponible un residuo de polvillo (fibras muy cortas de fique) de aproximadamente mil toneladas anuales.Publicación Acceso abierto Elaboración de un material compuesto con matriz de yeso reforzado con fibra de fique obtenido por extrusión(Universidad del Valle, 2017) Paramo Parra, Felipe; Rivera Giraldo, Jesús Enrique; Delvasto Arjona, SilvioEn este trabajo de grado se evaluó la factibilidad de emplear la fibra de hoja de fique como reforzante en una matriz adicionada de yeso comercial para la fabricación de elementos constructivos por medio del proceso de extrusión. Se desarrollaron materiales compuestos de yeso fibrorreforzados con diferentes porcentajes en peso (0,5% y 1%) de fibras cortas (longitud fibra = 6mm) orientadas al azar y 8% en peso de arcilla de alta plasticidad (Montmorillonita). Donde de manera previa se llevó a cabo un proceso de caracterización de las materias primas – fibra de fique, yeso, adiciones. Las mezclas con posibilidad de extrusión, con relación R, agua/yeso de 0,32 a 0,35, se mezclaron con los porcentajes de fibra en peso (0,5% y 1%) y se extruyeron en el montaje de reómetro capilar de la máquina de ensayos INSTROM 3369. Por medio de la caracterización de estas muestras mediante ensayos mecánicos de resistencia a la flexión y compresión, densidad aparente e índice de plasticidad indirecta por Método Moore, se determinó que la mejor mezcla para extruir en la extrusora de tornillo Ultra Dual Wave Auger de desaireado Pug Mill, es la R33F05, R=0,33, adición de fibra en peso de 0,5%. El índice de plasticidad Moore de esta mezcla fue de Ip=0,32 y fue el más cercano al índice de plasticidad de una arcilla extruible (Ip=0,8) reportado por Gines et al., (1996). Los resultados de los ensayos de resistencia mecánica a la flexión y compresión de la mezcla R33F05 extruida por reómetro capilar fueron 3,97 MPa y 1,38 MPa respectivamente. La densidad aparente fue de 1,14 gr/cm3. Luego se procedió a extruir esta mezcla (R33F05) en la extrusora de tornillo doble y se caracterizó mediante ensayos mecánicos de resistencia a la flexión y compresión, los resultados de estos ensayos fueron 0,84 MPa y 1,62 MPa. El análisis de la microestructura del material compuesto y la interfaz de la matriz de yeso y la fibra de fique se realizó mediante microscopía electrónica de barrido (SEM). En las imágenes SEM se pudo notar que la matriz del material compuesto de yeso resultante presenta una estructura porosa y que la fibra presenta una buena adherencia a la matrizPublicación Acceso abierto Fabricación de recubrimientos utilizando la técnica de proyección térmica para reducir el desgaste en turbinas hidráulicas.(2018-04-20) Jurado Montaño, Arturo; Sequeda Osorio, FedericoPor medio de un molino planetario se realizó una mezcla de polvos de Níquel (Ni) y Carburo de Silicio (SiC), incrementando el porcentaje de Ni con 4 porcentajes distintos (30, 50, 70 y 80%), con el fin de obtener una aleación mecánica para formar un material compuesto, que será utilizado para elaborar un recubrimiento capaz de reducir el desgate y la corrosión mediante la técnica de proyección térmica. El material obtenido se analizó a través de microscopia electrónica de barrido y espectroscopia de energía dispersiva (SEM/EDS), con el fin de determinar la morfología y el tamaño de partícula, al igual que la composición elemental; de igual forma se empleó la técnica de difracción de rayos X (XRD) para el análisis cristalográfico, Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) y Análisis Termogravimétrico (TGA) con el fin de observar si se presentó formación de nuevas fases durante el proceso de molienda. Se determinó que las mezclas con alto porcentaje de Níquel (70% y 80%) presentaron partículas con morfologías esféricas, lo cual es ideal para mejorar la fluidez del material hacia el sistema de proyección térmica.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 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.Publicación Acceso abierto Valorización de residuos de construcción y demolición (RCD) para la elaboración de materiales de construcción vía activación alcalina.(Universidad del Valle, 2021-09-08) Villaquirán, Mónica A.; Mejía de Gutiérrez, Ruby; Bonilla, Ashley; Grupo de investigación: Materiales CompuestosActualmente, los residuos de construcción y demolición (RCD) son los residuos mayormente generados a nivel mundial. En Colombia, se generan ~ 22 millones de toneladas de RCD por año, de las cuales 1 millón de toneladas se generan en Santiago de Cali; por lo tanto, la mitigación y reutilización de RCD son importantes para reducir el impacto ambiental del sector de la construcción. Este proyecto consistió en aplicar la tecnología de activación alcalina de RCD, para preparar pastas, morteros y concretos utilizando diferentes activadores alcalinos como silicato de sodio, sulfato de sodio e hidróxido de sodio. Se produjeron diferentes tipos de pastas geopoliméricas utilizando una mezcla de 80%RCD-20%cemento Portland y variando el contenido de silicato-Na, sulfato y NaOH. Los materiales desarrollados se caracterizaron microestructural, física y mecánicamente. Los resultados de la microscopía electrónica de barrido (SEM) y de la espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) mostraron que los productos de reacción eran geles N-A-S-H y (N, C) -A-S-H. Además, en las pastas activadas con sulfato de sodio, la etringita se identificó, mediante SEM y difracción de rayos X (XRD), como un producto de hidratación adicional. Los aglutinantes activados con sulfato de sodio (Na2O al 0,8%) (activador de estado sólido) reportaron resistencias a la compresión de hasta 18 MPa en pastas y 7 MPa en morteros a los 28 días. Para las mezclas de RCD activadas alcalinamente con silicato-Na+ NaOH, las resistencias a compresión alcanzaron hasta 40 MPa, por lo cual fueron aptas para la elaboración de concretos. Estos resultados brindan una oportunidad para la reutilización potencial de RCD en nuevos materiales de construcción ecológicos.