DISEÑO DE UN PROTOTIPO DE PULTRUSIÓN QUE UTILIZA FIQUE Y RESINA BIODEGRADABLE PARA GENERAR UN MATERIAL COMPUESTO AMIGABLE CON EL AMBIENTE

El presente proyecto representa un avance significativo hacia la fabricación de materiales compuestos, integrando investigación técnica, diseño innovador y análisis económico para ofrecer una solución sostenible y prometedora en el campo de la fabricación de materiales. Se llevó a cabo un análisis d...

Full description

Autores:
Moreno Ortiz, Jhan Carlos
Vega Correa, Fredy Yamith
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2024
Institución:
Universidad Industrial de Santander
Repositorio:
Repositorio UIS
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/15816
Acceso en línea:
https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/15816
https://noesis.uis.edu.co
Palabra clave:
Pultrusión
Resina biodegradable
Fique
Material compuesto
Pultrusion
Biodegradable resin
Fique
Composite material
Rights
openAccess
License
Atribución-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-ND 2.5 CO)
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description El presente proyecto representa un avance significativo hacia la fabricación de materiales compuestos, integrando investigación técnica, diseño innovador y análisis económico para ofrecer una solución sostenible y prometedora en el campo de la fabricación de materiales. Se llevó a cabo un análisis del estudio de las propiedades de los materiales compuestos, centrándose en la utilización de fique como refuerzo y resina biodegradable para promover la sostenibilidad ambiental, evidenciando en la literatura, una tensión máxima de 34.3 ± 1.75 [MPa], una deformación máxima de 2.87±0.64 [%] y un módulo de Young de 2.82±0.64 [GPa]. La investigación se fundamenta en la selección de materiales idóneos para el diseño de un prototipo de máquina de pultrusión, respaldada por cálculos detallados que garantizan la viabilidad de los componentes, donde se parte de probetas de 65% de fique en su composición volumétrica, de dimensiones 200x30x3.18 [mm]. Para ello, se diseñó un prototipo de pultrusión con restricciones en tamaño de hasta 2 m de largo y hasta 1.0 m de ancho, así como temperaturas de secado entre 25 y 200 °C. Se realizó un análisis mediante el método de elementos finitos, que permitió validar la estructura y funcionalidad del prototipo, asegurando su rendimiento bajo distintas condiciones operativas. El enfoque multidisciplinario de este proyecto incluye un análisis técnico-económico integral, en el cual se evaluaron costos de producción y mantenimiento, demostrando la viabilidad y sostenibilidad económica del proceso de fabricación de estos materiales compuestos ecológicos en comparación con alternativas convencionales. Por último, se desarrolló manual detallado de operación para el uso adecuado y seguro de la máquina de pultrusión, proporcionando pautas y procedimientos que garantizan la eficacia y durabilidad del prototipo.
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Se llevó a cabo un análisis del estudio de las propiedades de los materiales compuestos, centrándose en la utilización de fique como refuerzo y resina biodegradable para promover la sostenibilidad ambiental, evidenciando en la literatura, una tensión máxima de 34.3 ± 1.75 [MPa], una deformación máxima de 2.87±0.64 [%] y un módulo de Young de 2.82±0.64 [GPa]. La investigación se fundamenta en la selección de materiales idóneos para el diseño de un prototipo de máquina de pultrusión, respaldada por cálculos detallados que garantizan la viabilidad de los componentes, donde se parte de probetas de 65% de fique en su composición volumétrica, de dimensiones 200x30x3.18 [mm]. Para ello, se diseñó un prototipo de pultrusión con restricciones en tamaño de hasta 2 m de largo y hasta 1.0 m de ancho, así como temperaturas de secado entre 25 y 200 °C. Se realizó un análisis mediante el método de elementos finitos, que permitió validar la estructura y funcionalidad del prototipo, asegurando su rendimiento bajo distintas condiciones operativas. El enfoque multidisciplinario de este proyecto incluye un análisis técnico-económico integral, en el cual se evaluaron costos de producción y mantenimiento, demostrando la viabilidad y sostenibilidad económica del proceso de fabricación de estos materiales compuestos ecológicos en comparación con alternativas convencionales. Por último, se desarrolló manual detallado de operación para el uso adecuado y seguro de la máquina de pultrusión, proporcionando pautas y procedimientos que garantizan la eficacia y durabilidad del prototipo.PregradoIngeniero MecánicoThis project represents a significant advance towards the manufacture of composite materials, integrating technical research, innovative design and economic analysis to offer a sustainable and promising solution in the field of materials manufacturing. An analysis of the study of the properties of composite materials was carried out, focusing on the use of fique as reinforcement and biodegradable resin to promote environmental sustainability, showing a maximum stress of 34.3 ± 1.75 [MPa], a maximum deformation of 2.87±0.64 [%] and a Young's modulus of 2.82±0.64 [GPa]. The research is based on the selection of suitable materials for the design of a prototype pultrusion machine, backed up by detailed calculations that guarantee the viability of the components, where the starting point is specimens of 65% of fique in their volumetric composition, with dimensions 200x30x3.18 [mm]. For this purpose, a pultrusion prototype was designed with size restrictions of up to 2 m in length and up to 1.0 m in width, as well as drying temperatures between 25 and 200 °C. An analysis was carried out using finite element methods, which validated the structure and functionality of the prototype, ensuring its performance under different operating conditions. The multidisciplinary approach of this project includes a comprehensive technical-economic analysis, in which production and maintenance costs were evaluated, demonstrating the feasibility and economic sustainability of the manufacturing process of these environmentally friendly composite materials compared to conventional alternatives. Finally, a detailed operation manual was developed for the proper and safe use of the pultrusion machine, providing guidelines and procedures that guarantee the efficiency and durability of the prototype.application/pdfspaUniversidad Industrial de SantanderFacultad de Ingeníerias FisicomecánicasIngeniería MecánicaEscuela de Ingeniería MecánicaPultrusiónResina biodegradableFiqueMaterial compuestoPultrusionBiodegradable resinFiqueComposite materialDISEÑO DE UN PROTOTIPO DE PULTRUSIÓN QUE UTILIZA FIQUE Y RESINA BIODEGRADABLE PARA GENERAR UN MATERIAL COMPUESTO AMIGABLE CON EL AMBIENTEDESIGN OF A PULTRUSION PROTOTYPE USING FIQUE AND BIODEGRADABLE RESIN TO GENERATE AN ENVIRONMENTALLY FRIENDLY COMPOSITE MATERIALTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradohttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bccehttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fORIGINALDocumento.pdfDocumento.pdfapplication/pdf8040120https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/b4ed3d7b-a5f4-4b61-b12f-ea522760ba14/download6b285f20976d3a19abea258bae50b6c3MD51Nota de Proyecto.pdfNota de Proyecto.pdfapplication/pdf523916https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/733f4adc-b2f9-4cca-b4d1-242b5860ba34/downloadf4ef3e2805c80d3034b09fbd3188ab4aMD52Carta de autorización.pdfCarta de autorización.pdfapplication/pdf246945https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/890d1e3a-b5f4-46b3-8e6e-802901360787/download8bf27b102b51dac9e27fd918e60ab817MD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82237https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/feac5ba1-2346-44f9-b683-651766a0cfb5/downloadd6298274a8378d319ac744759540b71bMD5420.500.14071/15816oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/158162024-02-23 10:11:37.537http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessopen.accesshttps://noesis.uis.edu.coDSpace at UISnoesis@uis.edu.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