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l EVALUACION DE LAS PROPIEDADES FISICO MECANICAS DE PANELES COMPUESTOS CON FIBRA DE ARUNDO DONAX Y RESINA VEGETAL Lina Constanza Ocampo Prieto , Martha Lissette Sánchez Cruz Ph. D y Juan Pablo Patiño Quiazua RESUMEN El uso de biocompuestos en ingeniería civil requiere del estudio de los factores que afectan su desempeño mecánico. Parámetros como dosificación, relación de aspecto y características superficiales de las fibras pueden incidir tanto en la resistencia como en la rigidez del compuesto. En este trabajo se presenta un análisis estadístico del efecto del volumen y de la modificación superficial de las fibras en el desempeño de fibras de Arundo Dónax. Para la evaluación del efecto del volumen de fibras tres dosificaciones fueron consideradas: 60:40, 65:35 y 70:30. La modificación superficial se realizó utilizando tres métodos de tratamiento: alcalino, ozono, y plasma. Para la caracterización química de las fibras fueron aplicadas técnicas de microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopia de fuerza atómica (AFM) y difracción de rayos X (XRD). La caracterización física y mecánica de las fibras se centró en la determinación de la densidad, la capacidad de absorción y la resistencia a tensión. Para la evaluación del comportamiento mecánico se realizaron ensayos de resistencia a tensión, flexión y compresión, de acuerdo a las recomendaciones de la ASTM D1037. Los resultados fueron comparados con resultados obtenidos por medio de un modelo constitutivo basado en la regla de mezclas modificada. Palabras clave: biocompuestos, propiedades físicas, propiedades mecánicas, volumen de fibras, modificación superficial. METODOLOGÍA 1. Se obtiene la fibra de Arundo Donax por medio de extracción mecánica por medio de un triturador. 2. Tratamiento de la superficie de las fibras de Arundo Donax para aumentar la rugosidad y garantizar una mejor adherencia entre la fibras y la resina vegetal. Los tratamientos realizados fueron tratamiento físico de plasma y los tratamientos químicos de ozono e inmersión en NaOH con concentración de 10%. 3. Elaboración de los paneles con 3 proporciones de mezcla: 70/30, 65/35 y 60/40, se realizan por moldeo manual de las fibras aleatoriamente distribuidas mezcladas con la resina vegetal y compactación por prensado en una prensa hidráulica con una carga de 18 Toneladas por un tiempo de 18 horas. 4. Obtención de las propiedades físicas y mecánicas de los paneles y de las fibras. PROPIEDADES FISICAS La caracterización física de las fibras se centró en la determinación de la densidad, la capacidad de absorción: CARACTERIZACION QUIMICA Para la caracterización química de las fibras fueron aplicadas técnicas de microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopia de fuerza atómica (AFM) y difracción de rayos X (XRD). AFM ARUNDO DONAX SIN TRATAMIENTO ARUNDO DONAX TRAT. 10% NaOH ARUNDO DONAX TRAT. PLASMA SEM ARUNDO DONAX SIN TRATAMIENTO ARUNDO DONAX TRAT. 10% NaOH ARUNDO DONAX TRAT. PLASMA PROPIEDADES MECANICAS 1. Gráfico esfuerzo vs deformación para ensayos de tensión: 2. Gráfico esfuerzo vs deformación para ensayos de compresión: 3. Los valores de MOR y MOE obtenidos en el ensayo de flexión pueden ser comparados con los obtenidos para paneles elaborados con fibras sin tratamiento: AGRADECIMIENTOS Este poster es un producto derivado del proyecto de investigación científica INV-ING-2983, financiado por la Vicerrectoría de Investigaciones de la Universidad Militar Nueva Granada, validez (2019). REFERENCIAS Aramendiz, Espitia, Cardona. (2008). Valoración de los recursos filogenéticos de caña flecha en el Caribe Colombiano. Montería, Córdoba: Produmedios. ASTM D1037. United States. 19 de octubre de 2016. Banco Central Hipotecario. (1983). Vivienda en Buenaventura, Tecnología de paneles estructurales en madera. Bogotá, Colombia. Baquero, Monsalve, Sanchez. (2018). Caracterizacion experimental de paneles compuestos elaborados con fibras de Arundo Donax y resina vegetal. Revista Scientia et Technica, Año XXII, Vol 23. Pp. 119-125. Recuperado de https://revistas.utp.edu.co/index.php/revistaciencia/article/view/17041/11591. Casal, Martin, Gutiérrez, Fonseca, Navarro, Valdés, Spengler, Guerra. (2005). Oleorresina de pinos, Una nueva fuente para la obtención de aditivos químicos. Ciencia Ergo Sum. Vol 1, núm 1. Pp. 64-70. Recuperado de http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=10412107 Cruz, Saenz, Montañez, Noe, Flores. (2012). Aceites vegetales: una fuente renovable y económica para obtener plásticos. Revista científica de la Universidad Autonoma de Coahuila. Vol 4, num 8, Pp. 24-31. Recuperado de http://www.postgradoeinvestigacion.uadec.mx/divulgacionAQM.html Deltoro, Jiménez, Vilan. (2012). Bases para el manejo y control de Arundo Donax L (caña común). Fondo Europeo agrícola de Desarrollo Rural. Valencia. España. 69 p. Recuperado de www.conservacionvegetal.org/upload/publicaciones/47/Manual-Arundo- web.pd. Diaz Espinosa, Diaz Triana, Vargas. (2012). Catálogo de plantas invasoras de los humedales de Bogotá. Grupo de Restauración Ecológica de la Universidad Nacional de Colombia y Secretaria de Ambiente. Bogotá D.C., Colombia. 248 p. Recuperado de http://ambientebogota.gov.co/es/web/publicaciones-sda/catalogo-de-plantas-invasoras-de-los-humedales-de-bogota. Estrada Mejia, Martin. (2010). Extracción y caracterización mecánica de las fibras de bambu (Guadua angustifolia) para su uso potencial como refuerzo de materiales compuestos. Tesis de postgrado. Recuperado de https://www.researchgate.net/publication/281294722_Extraccion_y_caracterizacion_mecanica_de_las_fibras_de_bambu_Guadua_a ngustifolia_para_su_uso_potencial_como_refuerzo_de_materiales_compuestos. CONCLUSIONES Los resultados obtenidos demuestran que es factible el uso de fibras extraídas de la caña ARUNDO DONAX y resina vegetal en la elaboración de compuestos de aplicación en ingeniería civil. La buena estabilidad dimensional así como la resistencia máxima a esfuerzos axiales comprueban que es posible emplear este material en la elaboración de estructuras sometidas a condiciones ambientales húmedas.

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EVALUACION DE LAS PROPIEDADES FISICO MECANICAS DE PANELES COMPUESTOS CON FIBRA DE ARUNDO DONAX Y RESINA VEGETAL

Lina Constanza Ocampo Prieto, Martha Lissette Sánchez Cruz Ph. D y Juan Pablo Patiño Quiazua

RESUMEN

El uso de biocompuestos en ingeniería civil requiere del estudio de los factores que afectan su desempeño

mecánico. Parámetros como dosificación, relación de aspecto y características superficiales de las fibras pueden

incidir tanto en la resistencia como en la rigidez del compuesto. En este trabajo se presenta un análisis estadístico

del efecto del volumen y de la modificación superficial de las fibras en el desempeño de fibras de Arundo Dónax.

Para la evaluación del efecto del volumen de fibras tres dosificaciones fueron consideradas: 60:40, 65:35 y 70:30.

La modificación superficial se realizó utilizando tres métodos de tratamiento: alcalino, ozono, y plasma. Para la

caracterización química de las fibras fueron aplicadas técnicas de microscopía electrónica de barrido (SEM),

microscopia de fuerza atómica (AFM) y difracción de rayos X (XRD). La caracterización física y mecánica de las

fibras se centró en la determinación de la densidad, la capacidad de absorción y la resistencia a tensión. Para la

evaluación del comportamiento mecánico se realizaron ensayos de resistencia a tensión, flexión y compresión, de

acuerdo a las recomendaciones de la ASTM D1037. Los resultados fueron comparados con resultados obtenidos

por medio de un modelo constitutivo basado en la regla de mezclas modificada.

Palabras clave: biocompuestos, propiedades físicas, propiedades mecánicas, volumen de fibras, modificación

superficial.

METODOLOGÍA

1. Se obtiene la fibra de Arundo Donax por medio de extracción mecánica por medio de un triturador.

2. Tratamiento de la superficie de las fibras de Arundo Donax para aumentar la rugosidad y garantizar una mejor

adherencia entre la fibras y la resina vegetal. Los tratamientos realizados fueron tratamiento físico de plasma y

los tratamientos químicos de ozono e inmersión en NaOH con concentración de 10%.

3. Elaboración de los paneles con 3 proporciones de mezcla: 70/30, 65/35 y 60/40, se realizan por moldeo manual

de las fibras aleatoriamente distribuidas mezcladas con la resina vegetal y compactación por prensado en una

prensa hidráulica con una carga de 18 Toneladas por un tiempo de 18 horas.

4. Obtención de las propiedades físicas y mecánicas de los paneles y de las fibras.

PROPIEDADES FISICAS

La caracterización física de las fibras se centró en la determinación de la densidad, la capacidad de absorción:

CARACTERIZACION QUIMICA

Para la caracterización química de las fibras fueron aplicadas técnicas de microscopía electrónica de barrido (SEM),

microscopia de fuerza atómica (AFM) y difracción de rayos X (XRD).

AFM

ARUNDO DONAX SIN TRATAMIENTO

ARUNDO DONAX TRAT. 10% NaOH

ARUNDO DONAX TRAT. PLASMA

SEM

ARUNDO DONAX SIN TRATAMIENTO

ARUNDO DONAX TRAT. 10% NaOH

ARUNDO DONAX TRAT. PLASMA

PROPIEDADES MECANICAS

1. Gráfico esfuerzo vs deformación para ensayos de tensión:

2. Gráfico esfuerzo vs deformación para ensayos de compresión:

3. Los valores de MOR y MOE obtenidos en el ensayo de flexión pueden ser comparados con los obtenidos para paneles

elaborados con fibras sin tratamiento:

AGRADECIMIENTOS

Este poster es un producto derivado del proyecto de investigación científica INV-ING-2983, financiado por la Vicerrectoría de Investigaciones de la Universidad Militar Nueva Granada, validez (2019).

REFERENCIAS• Aramendiz, Espitia, Cardona. (2008). Valoración de los recursos filogenéticos de caña flecha en el Caribe Colombiano. Montería,

Córdoba: Produmedios.

• ASTM D1037. United States. 19 de octubre de 2016.

• Banco Central Hipotecario. (1983). Vivienda en Buenaventura, Tecnología de paneles estructurales en madera. Bogotá, Colombia.

• Baquero, Monsalve, Sanchez. (2018). Caracterizacion experimental de paneles compuestos elaborados con fibras de Arundo Donax

y resina vegetal. Revista Scientia et Technica, Año XXII, Vol 23. Pp. 119-125. Recuperado de

https://revistas.utp.edu.co/index.php/revistaciencia/article/view/17041/11591.

• Casal, Martin, Gutiérrez, Fonseca, Navarro, Valdés, Spengler, Guerra. (2005). Oleorresina de pinos, Una nueva fuente para la

obtención de aditivos químicos. Ciencia Ergo Sum. Vol 1, núm 1. Pp. 64-70. Recuperado de

http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=10412107

• Cruz, Saenz, Montañez, Noe, Flores. (2012). Aceites vegetales: una fuente renovable y económica para obtener plásticos. Revista

científica de la Universidad Autonoma de Coahuila. Vol 4, num 8, Pp. 24-31. Recuperado de

http://www.postgradoeinvestigacion.uadec.mx/divulgacionAQM.html

• Deltoro, Jiménez, Vilan. (2012). Bases para el manejo y control de Arundo Donax L (caña común). Fondo Europeo agrícola de

Desarrollo Rural. Valencia. España. 69 p. Recuperado de www.conservacionvegetal.org/upload/publicaciones/47/Manual-Arundo-

web.pd.

• Diaz Espinosa, Diaz Triana, Vargas. (2012). Catálogo de plantas invasoras de los humedales de Bogotá. Grupo de Restauración

Ecológica de la Universidad Nacional de Colombia y Secretaria de Ambiente. Bogotá D.C., Colombia. 248 p. Recuperado de

http://ambientebogota.gov.co/es/web/publicaciones-sda/catalogo-de-plantas-invasoras-de-los-humedales-de-bogota.

• Estrada Mejia, Martin. (2010). Extracción y caracterización mecánica de las fibras de bambu (Guadua angustifolia) para su uso

potencial como refuerzo de materiales compuestos. Tesis de postgrado. Recuperado de

https://www.researchgate.net/publication/281294722_Extraccion_y_caracterizacion_mecanica_de_las_fibras_de_bambu_Guadua_a

ngustifolia_para_su_uso_potencial_como_refuerzo_de_materiales_compuestos.

CONCLUSIONES

Los resultados obtenidos demuestran que es factible el uso de fibras extraídas de la caña

ARUNDO DONAX y resina vegetal en la elaboración de compuestos de aplicación en ingeniería

civil. La buena estabilidad dimensional así como la resistencia máxima a esfuerzos axiales

comprueban que es posible emplear este material en la elaboración de estructuras sometidas a

condiciones ambientales húmedas.