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Evaluación de las propiedades físico mecánicas de paneles compuestos con fibra de arundo donax y resina vegetal para ser usados como elementos estructurales

Evaluation of the physical mechanical properties of composite panels with arundo donax fiber and vegetable resin to be used as structural elements

dc.contributorSánchez Cruz, Martha Lissette
dc.creatorOcampo Prieto, Lina Constanza
dc.date2021-04-07T03:39:32Z
dc.date2021-04-07T03:39:32Z
dc.date2020-12-16
dc.date.accessioned2026-03-25T19:33:49Z
dc.date.available2026-03-25T19:33:49Z
dc.identifierhttps://hdl.handle.net/10654/37830
dc.identifierinstname:Universidad Militar Nueva Granada
dc.identifierreponame:Repositorio Institucional Universidad Militar Nueva Granada
dc.identifierrepourl:https://repository.umng.edu.co
dc.identifier.urihttp://test.repositoriodigital.com:8080/handle/123456789/202037
dc.descriptionEn este trabajo se plantea la evaluación del efecto de la dosificación de las fibras y de los tratamientos superficiales en las propiedades físicas y mecánicas de paneles compuestos elaborados con fibras vegetales y resina vegetal. Para la elaboración del compuesto se utilizaron fibras de Arundo Donax y una resina obtenida del aceite de Higuerilla. Para el desarrollo de la propuesta se utilizaron tres proporciones fibra/matriz (60/40, 65/35, 70/30). Para el análisis del efecto de los tratamientos superficiales en el desempeño del material tres métodos de modificación superficial se aplicaron: mercerización, ozono y plasma. La determinación de las propiedades físicas consistirá en la determinación de la densidad, la capacidad de absorción, el porcentaje de hinchamiento y la porosidad del material. Para evaluar el efecto de las variables seleccionadas en el desempeño mecánico del material se realizarán ensayos de velocidad de pulso ultrasónico determinando el módulo de elasticidad dinámico, el coeficiente de Poisson y el módulo de cortante del material. Los resultados obtenidos se evaluaron utilizando un análisis de varianza (ANOVA) con el objetivo de establecer cómo afecta la proporción y modificación de las fibras en el desempeño mecánico de compuestos elaborados con materiales de origen vegetal, lo cual puede condicionar su empleo como material de construcción para la elaboración de elementos estructurales.
dc.descriptionIn this work, the evaluation of the effect of fiber dosing and surface treatments on the physical and mechanical properties of composite panels made with vegetable fibers and resin is proposed. For the elaboration of composite, Arundo Donax fibers and resin obtained from Higuerilla oil will be used. For the development of the proposal, three fiber/matrix ratios will be used (60/40), (65/35), (70/30). To analyze the effect of surface treatment on material performance, three surface treatments will be applied: mercerization, ozone, and plasma. The determination of the physical properties consists on the determination of the density, the absorption capacity, the percentage of swelling, and the porosity of material. To assess the effect of selected variables in the mechanical behavior, ultrasonic pulse speed tests will be made. The dynamic modulus of elasticity, the poisson coefficient, and the shear modulus will be determinate. The results will be evaluated using an analysis of variance (ANOVA) establishing how to affect the proportion and modification of the fibers in the mechanical behavior of vegetal composites, for their use as material construction on the elaboration of structural elements.
dc.descriptionContenido LISTA DE TABLAS ............................................................................................................. V LISTA DE FIGURAS ..........................................................................................................VI LISTA DE ABREVIATURAS ........................................................................................ VIII RESUMEN............................................................................................................................IX ABSTRACT ........................................................................................................................... X CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN..................................................................................... 1 1.1 Planteamiento del problema 2 1.2 Justificación 3 1.3 Objetivos 4 1.3.1 Objetivo General 4 1.3.2 Objetivos Específicos 4 CAPÍTULO 2. ANTECEDENTES Y ESTADO DEL ARTE.......................................... 5 CAPÍTULO 3. MARCO TEÓRICO ................................................................................. 8 3.1 Materiales compuestos 3.1.1 Características de los materiales constituyentes 3.1.2 Clasificación de los materiales compuestos 3.1.3 Compuestos reforzados por fibras 10 3.1.4 Fibras Vegetales 11 3.1.5 Características del Arundo donax y su uso como refuerzo de biocompuestos 14 3.1.6 Proceso de extracción y tratamiento de las fibras vegetales 15 3.1.7 Biopolímeros empleados como matriz de compuestos poliméricos 18 i 8 8 9 3.1.8 Propiedades del aceite de ricino para su uso como matriz de compuestos poliméricos 20 3.1.9 3.1.10 3.1.11 3.1.12 Métodos de elaboración de compuestos 21 Factores que afectan la producción de biocompuestos 24 Aplicaciones de biocompuestos 25 Velocidad de pulso ultrasónico 26 CAPÍTULO 4. METODOLOGÍA ................................................................................... 27 4.1 Selección de materiales constituyentes 27 4.2 Extracción y modificación de la superficie de las fibras 28 4.3 Determinación de las propiedades físicas de las fibras. 32 4.4 Elaboración de los paneles 33 4.5 Determinación de las propiedades físicas y mecánicas de los paneles compuestos 35 4.6 Análisis de Varianza 39 CAPÍTULO 5. RESULTADOS........................................................................................ 45 5.1 Propiedades físicas de los paneles 45 5.1.1 Densidad 45 5.1.2 Absorción efectiva 47 5.1.3 Hinchamiento 49 5.1.4 Absorción superficial 50 5.1.5 Análisis de las propiedades físicas de los paneles elaborados con fibras tratadas con plasma frio de Metano 51 5.1.6 Análisis de las propiedades físicas de los paneles elaborados con fibras tratadas mediante mercerización 52 5.1.7 Análisis de las propiedades físicas de los paneles elaborados con fibras tratadas con ozono 53 5.1.8 Análisis de varianza de las propiedades físicas de los paneles 54 5.2 Propiedades mecánicas de los paneles 60 ii 5.2.1 Módulo de elasticidad aparente dinámico 61 5.2.2 Módulo de elasticidad dinámico 62 5.2.3 Módulo de cortante 63 5.2.4 Coeficiente de Poisson 64 5.2.5 Análisis de las propiedades mecánicas de los paneles elaborados con fibras tratadas con ozono 65 5.2.6 Análisis de las propiedades mecánicas de los paneles elaborados con fibras tratadas con plasma 66 5.2.7 Análisis de las propiedades mecánicas de los paneles elaborados con fibras tratadas mediante mercerización 66 5.2.8 Análisis de varianza 67 CAPÍTULO 6. CONCLUSIONES...................................................................................72 CAPÍTULO 7. RECOMENDACIONES.........................................................................73 FINANCIACIÓN ................................................................................................................. 73 BIBLIOGRAFÍA.................................................................................................................. 74 APÉNDICES......................................................................................................................... 79 ANEXO 1. GRÁFICAS EFECTOS PRINCIPALES E INTERACCIÓN PARA PROPIEDADES FÍSICA.............................................................................. 80 ANEXO 2. GRÁFICAS PROBABILIDAD Y VALORES ATIÌCOS PARA PROPIEDADES FÍSICAS .................................................................................................. 86 ANEXO 3. GRÁFICAS EFECTOS PRINCIPALES E INTERACCIÓN PARA PROPIEDADES MECÁNICAS ......................................................................................... 92 ANEXO 4. GRÁFICAS EFECTOS PROBABILIDAD Y VALORES ATÍPICOS PARA PROPIEDADES MECÁNICAS ......................................................................................... 95
dc.descriptionMaestría
dc.formatapplicaction/pdf
dc.formatapplication/pdf
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dc.publisherFacultad de Ingeniería
dc.publisherUniversidad Militar Nueva Granada
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dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International
dc.rightsAcceso abierto
dc.rightshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.subjectARUNDO
dc.subjectRESINAS
dc.subjectArundo Donax
dc.subjectVegetal resin
dc.subjectLignin
dc.subjectPhysical properties
dc.subjectMechanical properties
dc.subjectSurface treatments
dc.subjectArundo Donax
dc.subjectResina vegetal
dc.subjectPropiedades físicas
dc.subjectPropiedades mecánicas
dc.subjectDosificación
dc.subjectTratamientos superficiales
dc.titleEvaluación de las propiedades físico mecánicas de paneles compuestos con fibra de arundo donax y resina vegetal para ser usados como elementos estructurales
dc.titleEvaluation of the physical mechanical properties of composite panels with arundo donax fiber and vegetable resin to be used as structural elements
dc.typeTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/masterThesis
dc.typehttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersion
dc.coverageCalle 100


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