evaluación del uso de fibras cortas como refuerzo a una

Universidad de La Salle Universidad de La Salle

Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle

Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería

2016

Evaluación del uso de fibras cortas como refuerzo a una matriz Evaluación del uso de fibras cortas como refuerzo a una matriz

de poliol y residuo de neumático pulverizado de poliol y residuo de neumático pulverizado

Paula Camila Mendivelso Buitrago Universidad de La Salle, Bogotá

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EVALUACION DEL USO DE FIBRAS CORTAS

COMO REFUERZO A UNA MATRIZ DE POLIOL

Y RESIDUO DE NEUMATICO PULVERIZADO

PAULA CAMILA MENDIVELSO BUITRAGO

Universidad de La Salle

facultad de Ingeniería, Programa Ingeniería Civil

Bogotá, Colombia

2016

EVALUACION DEL USO DE FIBRAS CORTAS

COMO REFUERZO A UNA MATRIZ DE POLIOL

Y RESIDUO DE NEUMATICO PULVERIZADO

PAULA CAMILA MENDIVELSO BUITRAGO

Tesis de grado para optar por el título de

Ingeniera Civil

Director (a):

Doctor Fabián Agusto Lamus Baez

Línea de investigación:

Innovación y desarrollo tecnológico


facultad de Ingeniería, Programa Ingeniería Civil

Bogotá, Colombia

2016

A Dios por darme las capacidades y oportunidades que me han llevado a cumplir esta meta,

A mis padres por su apoyo, dedicación y formación durante la carrera,

A Juan Buitrago y Jonathan Diaz por ser mi motivación cada día.

AGRADECIMIENTOS

Agradezco a la Universidad de La Salle y a los decente que de una u otra manera contribuyeron

en mi formación como Ingeniera, a través de los conocimientos impartidos en las asignaturas

vistas, asimismo a los técnicos de laboratorio Camilo Gómez, Luis y Oscar Malagón por facilitar

el uso de los instrumentos necesarios para la elaboración de los ensayos pertinentes y a Luis Miguel

Triviño, operario del laboratorio de Ingeniería de Alimentos quien permitió el uso del texturometro

para realizar las pruebas de resistencia, también a mi compañero Alejandro Bustos por

acompañarme y colaborarme en la realización de los ensayos iniciales; finalmente, al Doctor

Fabián Lamus, quien en calidad de director fue la guía principal en el desarrollo del proyecto,

impartiendo diferente conocimientos e ideas.

IX

Contenido 1 RESUMEN ........................................................................................................................... 17

2 ABSTRAC ............................................................................................................................ 17

3 INTRODUCCION ................................................................................................................ 18

4 OBJETIVOS ......................................................................................................................... 19

4.1 Objetivo general ............................................................................................................. 19

4.2 Objetivos específicos...................................................................................................... 19

5 MARCO DE REFERENCIA ................................................................................................ 19

5.1 Generalidades de los componentes ................................................................................ 19

5.1.1 Neumáticos ............................................................................................................. 19

5.1.2 Aglutinantes ............................................................................................................ 22

5.1.3 Fibras....................................................................................................................... 23

5.2 USOS ALTERNATIVOS PARA NEUMATICO PULVERIZADO............................. 26

5.3 INVESTIGACION PREVIA ......................................................................................... 27

5.4 USO DE FIBRAS EN MATERIALES CONSTRUCTIVOS AFINES ......................... 27

6 METODOLOGÍA ................................................................................................................. 29

6.1 FASE 1. CARACTERIZACIÒN FÌSICA Y MECÀNICA DE FIBRAS ...................... 29

6.1.1 DIAMETRO ........................................................................................................... 29

6.1.2 DENSIDAD ............................................................................................................ 29

6.1.3 HUMEDAD ............................................................................................................ 30

6.1.4 ABSORCION ......................................................................................................... 31

6.1.5 TRACCION ............................................................................................................ 31

6.2 FASE 2. CARACTERIZACIÓN DE LA INTERFACE FIBRA -MATRIZ ................. 32

6.2.1 DETERMINACION RANGO DE LONGITUDES ............................................... 32

6.2.2 ENSAYOS DE PULL-OUT ................................................................................... 34

6.3 FASE 3. CARACTERIZACIÓN DEL COMPUESTO ................................................. 35

6.3.1 ELABORACION DE LAS MEZCLAS: ................................................................ 35

6.3.2 ENSAYO DE TRACCIÓN..................................................................................... 36

6.3.3 ENSAYO COMPRESIÓN...................................................................................... 38

6.3.4 ENSAYO FLEXIÓN .............................................................................................. 39

6.3.5 ENSAYO RESISTENCIA AL CORTE ................................................................. 41

7 RESULTADOS Y ANALISIS ............................................................................................. 42

X

7.1 FASE 1. CARACTERIZACIÒN FÌSICA Y MECÀNICA DE FIBRAS ...................... 42

7.1.1 Fibra de Fique ......................................................................................................... 43

7.1.2 Fibra de Vidrio ........................................................................................................ 45

7.2 FASE 2. CARACTERIZACIÓN DE LA INTERFACE FIBRA -MATRIZ ................. 48

7.2.1 DETERMINACIÓN RANGO DE LONGITUDES ............................................... 48

7.2.2 ENSAYOS DE PULL-OUT ................................................................................... 49

7.3 FASE 3. CARACTERIZACIÓN DEL COMPUESTO ................................................. 52

7.3.1 ENSAYO DE TRACCIÓN..................................................................................... 52

7.3.2 ENSAYO COMPRESIÓN...................................................................................... 59

7.3.3 ENSAYO FLEXIÓN .............................................................................................. 66

7.3.4 ENSAYO RESISTENCIA AL CORTE ................................................................. 73

8 CONCLUSIONES ................................................................................................................ 80

9 Bibliografía ........................................................................................................................... 82

ANEXOS ...................................................................................................................................... 84

ANEXO A. ENSAYO DIÀMETRO ........................................................................................ 84

FIBRA DE FIQUE ................................................................................................................ 85

FIBRA DE VIDRIO ............................................................................................................. 86

ANEXO B. ENSAYO DENSIDAD ......................................................................................... 88

FIBRA DE FIQUE ................................................................................................................ 89

FIBRA DE VIDRIO ............................................................................................................. 90

ANEXO C. ESAYO HUMEDAD ............................................................................................ 92

FIBRA DE FIQUE ................................................................................................................ 93

FIBRA DE VIDRIO ............................................................................................................. 94

ANEXO D. ENSAYO ABSORCION ...................................................................................... 96

FIBRA DE FIQUE ................................................................................................................ 97

FIBRA DE VIDRIO ............................................................................................................. 98

ANEXO E. ENSAYO TRACCION FIBRAS ........................................................................ 100

FIBRA DE FIQUE .............................................................................................................. 101

FIBRA DE VIDRIO ........................................................................................................... 102

ANEXO F. DETERMINACIÓN RANGO LUNGITUD ....................................................... 104

ANEXO G. ENSAYO PULL-OUT ........................................................................................ 109

ANEXO H. ENSAYO TRACCION ....................................................................................... 115

XI

ANEXO I. ENSAYO COMPRESIÓN ................................................................................... 133

ANEXO J. ENSAYO FLEXIÓN ............................................................................................ 154

ANEXO K. ENSAYO RESISTENCIA AL CORTE ............................................................. 175

XII

LISTA DE TABLAS

Tabla 5-1. Composición porcentual aproximada de los neumáticos. Fuente: CIMTAN, 2008 .... 20

Tabla 5-2. Composición química de los neumáticos usados. Fuente: CIMTAN, 2008 ................ 20

Tabla 5-3 propiedades de la fibra de fique (S., E.F., F, & R, 2010) ............................................. 24

Tabla 5-4. Propiedades de la fibra de vidrio (Arslan , 2016 ) (AITEX Instituto Tecnológico

Textil , 2004) ................................................................................................................................. 25

Tabla 6-1. Composición de las mezclas; fuente: Propia ............................................................... 36

Tabla 7-1. Caracterización fibra de Fique (FF); fuente: Propia .................................................... 43

Tabla 7-2. Caracterización Fibra de Vidrio (FV); fuente: Propia ................................................. 45

Tabla 7-3. Constante de los resortes; fuente: Propia ..................................................................... 48

Tabla 7-4. Fuerza máxima - rango de longitudes; fuente: Propia ................................................. 48

Tabla 7-5. Carga resistida ensayo de PULL-OUT; fuente: Propia ............................................... 49

Tabla 7-6. Datos obtenidos ensayo tracción 0% fibra de fique .................................................... 53

Tabla 7-7. Datos obtenidos ensayo tracción 2% fibra de fique; fuente: Propia ............................ 54

Tabla 7-8. Datos obtenidos ensayo tracción 4% fibra de fique; fuente: Propia ............................ 55

Tabla 7-9. Datos obtenidos ensayo tracción 6% fibra de fique; fuente:Propia ............................. 56

Tabla 7-10. Datos obtenidos ensayo tracción 8% fibra de fique; fuente: Propia .......................... 57

Tabla 7-11. Datos obtenidos ensayo Compresión 0% fibra de fique; fuente: Propia ................... 60





Tabla 7-16. Datos obtenidos ensayo Flexión 0% fibra de fique; fuente: Propia .......................... 67





Tabla 7-21. Datos obtenidos ensayo resistencia al corte 0% fibra de fique; fuente: Propia ......... 74





XIII

LISTA DE FIGURAS

Figura 5-1 Muestras de resina de poliuretano de 15 (izquierda) y 20% (derecha) de volumen de

resina (Buitrago Mendivelso & Cárdenas León , 2015) ............................................................... 23

Figura 6-1. Procedimiento de cálculo de densidad en la fibra de fique (Derecha) y en la fibra de

vidrio (Izquierda); Fuente: propia ................................................................................................. 30

Figura 6-2. Muestras sometidas a secado en el horno; Fuente: propia ........................................ 30

Figura 6-3. Fibras sometidas a calentamiento tras ser sumergidas en agua para la prueba de

absorción; Fuente: propia .............................................................................................................. 31

Figura 6-4. Montaje fibra de fique; fuente: propia ...................................................................... 32

Figura 6-5. Montaje fibra de vidrio; fuente: propia ..................................................................... 32

Figura 6-6. Dimensiones probetas determinación rangos de longitudes; fuente: Propia ............. 32

Figura 6-7. Probetas 1; fuente: Propia ......................................................................................... 33

Figura 6-8. Probetas II; fuente: Propia ......................................................................................... 33

Figura 6-9. Montaje rangos longitudes, vista general; Fuente: propia ........................................ 33

Figura 6-10. Montaje rangos longitudes, vista detallada; Fuente: propia .................................... 33

Figura 6-11. Modelo Probeta Ensayos de PULL-OUT; fuente: Propia ....................................... 34

Figura 6-12. Elaboración probeta ensayo de PULL-OUT; fuente: Propia .................................. 34

Figura 6-13. Procedimiento de falla probetas de PULL-OUT; fuente: Propia ............................ 35

Figura 6-14. Esquema probeta utilizada en el ensayo de tracción; fuente: Propia ...................... 36

Figura 6-15. Moldes y placas iniciales probetas de tracción; fuente: Propia............................... 37

Figura 6-16. Probetas ensayo de Tracción; fuente: Propia .......................................................... 37

Figura 6-17. Montaje ensayo de tracción; fuente: Propia ............................................................ 37

Figura 6-18. Esquema probeta utilizada en el ensayo de compresión; fuente: Propia ................ 38

Figura 6-19. Probetas de compresión en moldes; fuente: Propia ................................................. 38

Figura 6-20. Montaje ensayo a compresión; fuente: Propia ........................................................ 39

Figura 6-21. Esquema probeta utilizada en el ensayo de flexión; fuente: Propia ........................ 39

Figura 6-22. Probetas en molde para ensayo de Flexión; fuente: Propia..................................... 40

Figura 6-23. Vista frontal aditamentos del montaje; fuente: Propia ............................................ 40

Figura 6-24. Vista lateral aditamentos del montaje; fuente: Propia............................................. 40

Figura 6-25. Vista superiora aditamentos del montaje; fuente: Propia ........................................ 40

Figura 6-26. Vista isométrica aditamentos del montaje; fuente: Propia ...................................... 40

Figura 6-27. Esquema probeta utilizada en el ensayo de resistencia al corte; fuente: Propia ..... 41

Figura 6-28. Bloques ensayo resistencia al corte en moldes; fuente: Propia ............................... 41

Figura 6-29. Bloques ensayo resistencia al corte; fuente: Propia ................................................ 41

Figura 6-30. Detalle ranura; fuente: Propia ................................................................................. 41

Figura 6-31. Vista frontal montaje ensayo de corte; Fuente: Propia ........................................... 42

Figura 6-32. Vista lateral montaje ensayo de corte; fuente: Propia ............................................. 42

Figura 7-1. Falla fibra de vidrio; fuente: Propia .......................................................................... 46

Figura 7-2 grietas en la prueba de flexión; fuente: elaboración propia ....................................... 72

XIV

LISTA DE GRAFICAS

Grafica 7-1. Boxplot diámetro Fibra de Fique; fuente: Propia .................................................... 44

Grafica 7-2. boxplot máxima a tracción fibra de fique; fuente: Propia ....................................... 44

Gráfica 7-3. Boxplot diámetro Fibra de Vidrio; fuente: Propia ................................................... 46

Gráfica 7-4. Boxplot tracción fibra de vidrio; fuente: Propia ...................................................... 47

Gráfica 7-5. Longitud crítica; fuente: Propia ............................................................................... 49

Gráfica 7-6. Boxplot PULL-OUT longitud embebida L=4 mm; fuente: Propia ......................... 50

Gráfica 7-7. Boxplot PULL-OUT longitud embebida L=6 mm; Fuente: Propia ........................ 50

Gráfica 7-8. Boxplot PULL-OUT longitud embebida L=8 mm; Fuente: Propia ........................ 51

Gráfica 7-9. Boxplot PULL-OUT longitud embebida L=10 mm; Fuente: Propia ...................... 51

Gráfica 7-10. Boxplot PULL-OUT longitud embebida L=12 mm; Fuente: Propia .................... 52

Gráfica 7-11. Comportamiento a tracción (0% fibra de fique); fuente: Propia ........................... 53




Gráfica 7-15. Comportamiento a tracción 8% fibra de fique; fuente: Propia .............................. 57

Gráfica 7-16. Comparativa fuerza máxima para las diferentes cuantías de fibra de fique; fuente:

Propia ............................................................................................................................................ 58

Gráfica 7-17. Comparativo deformación de falla para las diferentes cuantías de fibra de fique;

fuente: Propia ................................................................................................................................ 58

Gráfica 7-18. Comportamiento a compresión (0% fibra de fique); fuente: Propia ..................... 60





Gráfica 7-23. Comparativo deformación máxima por compresión para las diferentes cuantías de

fibra de fique; fuente: Propia ........................................................................................................ 65

Gráfica 7-24. Comparativo módulo secante por compresión para las diferentes cuantías de fibra

de fique; fuente: Propia ................................................................................................................. 65

Gráfica 7-25. Comportamiento a Flexión (0% fibra de fique); Fuente: Propia ........................... 67

Gráfica 7-26. Comportamiento a Flexión 2% fibra de fique; fuente: Propia ............................... 68




Gráfica 7-30. Comparativo módulo por flexión para las diferentes cuantías de fibra de fique;

fuente: Propia ................................................................................................................................ 72

Gráfica 7-31. Comportamiento resistencia al corte 0% fibra de fique; fuente: Propia ................ 74

XV





Gráfica 7-36. Comparativo esfuerzo cortante máximo para las diferentes cuantías de fibra de

fique; fuente: Propia ...................................................................................................................... 79

LISTA DE ECUACIONES

Ecuación 6-1 calculo densidad de las fibras ................................................................................. 29

Ecuación 6-2. cálculo humedad de las fibras ................................................................................ 30

Ecuación 6-3. Cálculo absorción de las fibras .............................................................................. 31

Ecuación 7-1.Càlculo módulo de resistencia a la flexión; (Sanches de Guzman, 1996) .............. 66

Ecuación 7-2. Cálculo esfuerzo de resistencia al corte; (Engineers, 2014) .................................. 73

17

1 RESUMEN

En este trabajo de grado se estudió la influencia de la adición de fibras cortas en una matriz

compuesta por caucho de neumático pulverizado y resina de poliol activado, mediante una

evaluación experimental organizada en tres fases, en la primera fase se realizó el análisis de las

propiedades físicas y mecánicas de la fibra de vidrio y de la fibra de fique individualmente con el

fin de caracterizar la materia prima, posteriormente se identificó la adherencia de las fibras a la

matriz mediante ensayos de PUL-OUT, en los cuales se concluyó que la fibra de vidrio no presenta

adherencia con la matriz y por ende se descarta su uso en el material estudiado, mientras que la

fibra de fique se adhiere a la matriz siempre que tenga una longitud mayor a la crítica, que para el

caso es de 10 mm, punto en el cual se obtuvo la mayor resistencia al arrancamiento. Finalmente,

se evaluaron las propiedades mecánicas del material, realizando cinco series de ensayos con cuatro

repeticiones cada una, variando la cuantía de fibra de fique desde 0% hasta 8%, cada dos unidades

porcentuales (0%, 2%, 4%, 6% y 8%); en cuanto a la tracción y la compresión el contenido de

fibra es inversamente proporcional a la resistencia del material, al ocasionar espacios entre la

matriz, sin embargo para el primer caso se da un esfuerzo residual, producido por la unión de la

fibra a las dos partes del material tras su rotura; por otro lado la fibra genera mayor resistencia a

la flexión y al corte, para el primer ensayo se observa que la fibra se comporta como soporte y

reacciona evitando desplazamientos, y en para el segundo el fique evita la rotura del material al

mantener unidas las secciones de las probetas imponiendo la necesidad de fuerzas mayores para

que se dé la falla.

Palabras clave: Neumáticos usados, Fibras cortas, Reciclaje, Resistencia

2 ABSTRAC a study on the influence of the addition of short fibers in a composite by tire rubber powder and

resin activated polyol, by an experimental evaluation organized in three phases, in the first phase

were analysed physical properties and mechanical properties of fiber glass and fique fiber

individually in order to characterize the raw material, later was studied the adhesion of the fibers

to the matrix by PUL-OUT trials, in which it was concluded that fiberglass no adhesion with the

matrix and therefore its use in the test material is discarded, while fique fiber adheres to the matrix

whenever it has more than the critical length, which in this case is 10 mm, at which point the

greatest resistance was obtained pullout. Finally, the mechanical properties of the material were

evaluated, through five series of tests four repetitions, varying the amount of fique fiber from 0%

to 8%, each two percentage units (0%, 2%, 4%, 6 % and 8%), the tensile and compression of the

material was inversely proportional with fiber content, because vacuum produced between the

matrix, however for the first case, it has a residual stress produced by bonding the fiber to the two

parts of the material after break; on the other hand the fiber generates greater strength flexural and

shear, for the first test shows that the fiber behaves as a support and reacts avoiding displacement

and for the second, the fique fiber prevents breakage of the material to mantain together the

sections of the specimens, producing the need for a higher force to generate failure.

Keywords: Used tires, short fibers, Recycling, Resistencia

18

3 INTRODUCCION

Con el devenir de los años se evidencia la necesidad de implementar nuevos materiales que

permitan reciclar los residuos producidos por la industria, no solamente con el fin de mitigar los

impactos ambientales que estos puedan generar, también como alternativa de materia prima,

teniendo en cuenta, que la mayoría de materiales de construcción son extraídos de fuentes no

renovables que tienden a agotarse al no producirse de manera cíclica, evitando así la extinción de

los mismos sin la necesidad de limitar la construcción. Además, de tener un valor agregado ya que

se espera que al utilizarse materiales que provienen de fuentes reciclables, el costo del producto

final sea inferior al de los materiales existentes en el mercado, dando la posibilidad de ofrecer un

producto factible en la implementación de viviendas de interés social o en poblaciones de bajos

recursos.

Partiendo de las problemáticas ambientales actuales es importante implementar materiales

sostenibles en la construcción ya que los desechos producidos causan un gran impacto en el medio

ambiente; para el caso de los neumáticos, según el decreto 135 de 2015, al año en Bogotá se

desechan más de cinco millones de llantas que terminan dispuestas de manera inadecuada en

humedales, calles, parques, entre otros; generando contaminación visual y convirtiéndose en un

problema de salubridad pública ya que son fuente para la proliferación de vectores y enfermedades,

siendo así importante conocer las alternativas en las cuales se puedan emplear este tipo de

desechos.

En el presente trabajo de grado se plantea el estudio de la matriz caucho-poliol reforzada con fibras

cortas, identificando sus características mecánicas, con el fin de emplear el compuesto en las

construcciones actuales, de manera que se pueda dejar la posibilidad a estudios detallados para

cada uso, contribuyendo así a las alternativas de construcción, enfocado el estudio del compuesto

como un nuevo material y como las fibras afectan su resistencia.

19

4 OBJETIVOS

4.1 Objetivo general

Determinar la influencia del uso de fibras cortas en el comportamiento mecánico de una matriz de

neumático reutilizado y resina de poliol.

4.2 Objetivos específicos

Determinar la longitud crítica de adherencia entre las fibras cortas de fique y la matriz de

caucho-poliol, mediante ensayos de pull-out aplicados a cuatro longitudes, con el fin de

seleccionar una de ellas.

Determinar la longitud crítica de adherencia entre las fibras cortas de vidrio y la matriz de

caucho-poliol, mediante ensayos de pull-out aplicados a cuatro longitudes, con el fin de

seleccionar una de ellas.

Determinar la influencia del porcentaje de fibras cortas en la resistencia mecánica de una

matriz de caucho-poliol, mediante ensayos de compresión, tracción, flexión y cortante

aplicados a 5 cuantías de fibras de refuerzo, con el fin de caracterizar el material y elegir

la mejor composición.

5 MARCO DE REFERENCIA

5.1 Generalidades de los componentes

El material estudiado en el presente trabajo de grado se encuentra conformado por neumático

pulverizado, resina de poliol y fibras cortas, es necesario conocer sus características y propiedades

para garantizar un óptimo desarrollo en la investigación. En este numeral se realiza dicha

descripción.

5.1.1 Neumáticos

Según la real academia de la lengua española se define neumático como una pieza de caucho con

cámara de aire o sin ella, que se monta sobre la llanta de una rueda (Real Academia Española ,

2014). Esta pieza se emplea principalmente en vehículos de diferentes tipos, dependiendo el uso

que les den a los mismos se presentan tiempos de vida útil variable, al llegarse al deterioro máximo

es necesario reemplazarlos, generando la necesidad de desechar los neumáticos gastados, al ser un

residuo voluminoso se ocasionan diferentes problemáticas en su manejo, además, los componentes

que contienen los neumáticos dificultan los procesos de aprovechamiento y hacen costoso su

tratamiento, especialmente por la maquinaria requerida.

20

5.1.1.1 Composición de los neumáticos

Los neumáticos están compuestos de gran variedad de materiales, los cuales le otorgan las

características de adherencia, resistencia a alta presión, a la carga, entre otros. (Cámara de

Comercio de Bogotá, 2006) Las proporciones de los componentes varían entre los fabricantes y el

tipo de neumático, generalmente la composición se aproxima a la de la Tabla 5-1 y la Tabla 5-2

Tabla 5-1. Composición porcentual aproximada de los neumáticos. Fuente: CIMTAN, 2008

Material Composición (%)

Automóviles Camiones

Caucho 48 45

Negro de Carbono y Sílice 22 22

Acero 15 25

Textil 5 -

Óxido de Zinc 1 2

Azufre 1 1

Aditivos 8 5

Tabla 5-2. Composición química de los neumáticos usados. Fuente: CIMTAN, 2008

Compuesto Contenido Unidad

C 70 %

Fe 16

H 7

O 8

Óxido de Zn 1

S 1

N2 0.5

Ácido esteárico 0.3

Halógenos 0.1

Ligandos Cupríferos 200 mg/kg

Cd 10

Cr 90

Ni 80

Pb 50

El caucho es el mayor constituyente del neumático, es un elastómero compuesto de hidrocarburos

y para la fabricación del neumático se utiliza tanto caucho natural (Cis-poli(1,4-isopreno)) como

cauchos sintéticos, principalmente Estireno – Butadieno, también se encuentran polibutadienos y

polisoprenos sintéticos (Castro , 2008 ).

El Negro de Carbono, segundo material en proporción, es un material que funciona como carga

reforzante de relleno para el caucho del neumático resultante de la combustión incompleta de

21

productos derivados del petróleo. A menor tamaño de partículas de este material será mayor la

resistencia a la tracción además de aumentar la resistencia a la abrasión y rasgadura del caucho

(Cardona Gómez & Luz María Sanches Montoya , 2011).

El acero del neumático, así como los textiles (nylon, poliester) hacen parte de los cinturones

estabilizadores que le dan resistencia al desgaste y ayudan a mantener la forma; los demás

componentes son necesarios para el proceso de vulcanizacion del caucho (Castro , 2008 ).

5.1.1.2 Métodos de aprovechamiento

Existen diversas formas de transformar los neumáticos fuera de uso, en este numeral se exponen

las tecnologías de aprovechamiento de los neumáticos, describiendo los procesos de Termólisis,

Desvulcanización, Molienda criogénica y el de Molienda a Temperatura Ambiente, este último

proceso es la tecnología que se utiliza para obtener una de las materias primas del presente trabajo

de investigación.

5.1.1.2.1 Termólisis

Termólisis es el proceso de degradación térmica donde se calienta el material en un medio privado

de oxígeno a temperaturas entre los 400 y 800 °C, esto conduce a la ruptura de enlaces químicos

y da aparición a gases y líquidos pirolítocos, principalmente metano, butenos, butanos y otros

hidrocarburos ligeros, así como bajas proporciones de CO, CO2 y H2S. Los gases y líquidos

pirolíticos tienen gran poder calorífico, entre 68 y 84 𝑀𝐽

𝑚3 (Laresgoiti, y otros, 2000). La parte no

volátil del neumático (Acero y negro de carbono) permanece como sólido y se desintegra en polvo

de carbono, cordones de acero y filamentos (Serrano , García , & Fraile , 2008 ).

5.1.1.2.2 Desvulcanización

La desvulcanización consiste en la recuperación del caucho al romper los enlaces S-S y C-S que

se forman en el proceso de vulcanización y que evitan la fácil descomposición natural. Algunos

de los métodos de desvulcanización, como lo muestran Serrano et al., son los siguientes:

Química: por medio de agentes químicos se rompen los enlaces para eliminar el azufre del

enlace químico entrecruzado. Un ejemplo de ello es la utilización de CO2 supercrítico en

presencia de disulfuro de difenilo como reactivo.

Térmica: el caucho pulverizado se calienta sin presencia de agentes químicos, sin

embargo, solo es viable cuando se trata de caucho natural. Este proceso incluye también a

los tratamientos con microondas, donde el movimiento de las moléculas eleva la

temperatura del polvo y rompe el enlace entrecruzado.

Mecánica: se emplea aleación de Fe-Co para reducir la densidad de entrecruzamientos de

cloropreno y caucho etileno-propeno, este proceso se realiza mediante catálisis y puede

llegar a un porcentaje de desvucanizacion del 43%.

Químico-mecánica: se aplica fuerza al polvo de caucho produciendo radicales en la

cadena principal, a la que se le añaden dioles y disulfuro que reaccionan evitando la

recombinación y abriendo los entrecruzamientos de azufre que disminuyen la viscosidad

del caucho.

Termo-mecánica: con extrusión por un corto periodo de tiempo se calienta el polvo y se

produce una masa viscosa que se puede mezclar con caucho virgen. Este proceso resulta

de un aumento de fracción sólida y disminución del número de entrecruzamientos.

22

Ultrasónica: las ondas ultrasónicas, bajo cierta temperatura y presión, pueden romper el

enlace químico entrecruzado del azufre con alguna degradación de la cadena principal. La

desvulcanización con ultrasonido permite revulcanizar el caucho que tendrá cerca de 86%

en resistencia a la tensión y 71% a la rotura frente a un caucho virgen vulcanizado.

5.1.1.2.3 Molienda Criogénica

Este proceso sucede con la congelación del caucho con nitrógeno líquido a temperaturas por debajo

de los -200 °C, esto fragiliza el caucho al desaparecer la elasticidad, permitiendo que sea

desintegrado fácilmente. Una vez el caucho se encuentra congelado pasa a las cortadoras que se

encuentran a temperaturas cercanas a los -80 °C. El caucho granulado pasa a un proceso de

separación magnética para retirar el acero existente y por tamizaje se retiran los textiles y se

clasifica el caucho de acuerdo a su granulometría que puede ir desde los 5 mm hasta 1 mm de

tamaño (Delarze, 2008 )

Este proceso hace que los gránulos tengan una forma más regular, una menor rugosidad y una

mínima oxidación superficial frente a los gránulos producidos por molienda a temperatura

ambiente (Serrano , García , & Fraile , 2008 ).

5.1.1.2.4 Molienda a Temperatura Ambiente

Este proceso es la manera de obtener el caucho pulverizado que será utilizado para la elaboración

del material objeto de estudio de este trabajo de grado.

El proceso se realiza en una serie de molinos de dos rollos, cada uno tiene ranuras de bordes

afilados que rompen el caucho, produciendo partículas de diferentes granulometrías; además, para

garantizar el éxito del proceso se realiza una serie de actividades descritas a continuación:

Destalonado: esta fase consiste en retirar los alambres de acero que refuerzan la ceja del

neumático, estos alambres forman dos anillos muy resistentes, que de no ser retirados

pueden dañar el resto de maquinaria y comprometer el proceso.

Triturado: se trocean los neumáticos a tamaños de 10x10 cm aproximadamente y

posteriormente se trituran a tamaños cercanos a los 2,5 cm.

Granulado: en esta fase el material troceado pasa por una serie de molinos con los que

se obtiene material entre 1 y 7 mm.

Desmetalizado: con un imán ubicado dentro de una banda transportadora se retira el

material ferroso que esté presente y se conduce a cajas recolectoras, pues este metal tiene

valor comercial en las siderurgicas.

Refinación y selección de grano: el material ya libre de acero pasa por un cernidor donde

se separan las fibras del caucho, este caucho puede pasar por otros molinos y tamices para

reducir su tamaño a granos de 1 a 7 mm o a un pulverizador con partículas cercanas a los

0,5 mm o si se desea a tamaños incluso menores.

5.1.2 Aglutinantes

Para lograr que el caucho pulverizado se pueda unir entre sus partículas y logre dar forma al

material es necesario hacer uso de un material aglutinante. Por medio de revisión bibliográfica e

23

investigación realizada anteriormente (Buitrago Mendivelso & Cárdenas León , 2015) se ha

seleccionado el siguiente tipo de aglutinante para poder elaborar la matriz:

5.1.2.1 Resina de Poliuretano

Los adhesivos de poliuretano son usados para formar los aglomerados de madera, materiales

porosos como cerámica, ladrillo y plásticos, y en algunos casos se usa para instalar pisos y baldosas

a base de caucho. El compuesto es obtenido por polimerización de compuestos del grupo

isocianato (N=C=O) con el grupo OH. Esta resina está formada por dos componentes, el Poliol

que es un líquido viscoso con grupos OH, y el Poliisocioanato que contienen los grupos NCO.

En el presente caso se va a utilizar un poliuretano flexible, que contiene baja cantidad de OH y

NCO y una alta proporción de agua, esta formulación es lo que le da característica de adhesivo y

le permite resistir cargas de vibraciones o golpes, así como resistencia a bajas temperaturas y a

corrosión.

Algunas de las ventajas que presenta este aglutinante sobre otros como el poliéster y el sellante

son las siguientes, inicialmente la aplicación de poliol activado en la mezcla es bastante fácil pues

únicamente se requiere de agitación, no posee olor fuerte durante su realización y es de baja

viscosidad, además de obtener muestras compactas y aglutinadas casi en su totalidad, aumentando

proporcionalmente con el de volumen de resina, como se muestra en la Figura 5-1.

Figura 5-1 Muestras de resina de poliuretano de 15 (izquierda) y 20% (derecha) de volumen de

resina (Buitrago Mendivelso & Cárdenas León , 2015)

5.1.3 Fibras

5.1.3.1 Fibra de fique

El fique es una planta que pertenece a la familia Agavaceae, especie furcraea andina; se encuentra

principalmente en Ecuador, Venezuela y Colombia; la planta adulta presenta un tronco de 0,3 m

de espesor, hojas verdes, con lisos dentados y de forma lineal – laceolada 0,5 a 2 m de largo y 0,1

a 0,2 m de ancho, su altura varía entre 2 y 7 m; la altitud efectiva para su crecimiento es entre 800

y 3000 m.s.n.m; únicamente florece una vez en su ciclo de vida que va de 10 a 20 años.

24

La fibra de fique representa el 4% del peso de la hoja, se encuentra compuesta por un 0,7% de

ceniza, 73,8% de celulosa, 1,9% de resinas, ceras y grasas, 11,3% de lignina, elemento que se

encarga de soldar las fibrillas y 10,5% de pentosanos, los cuales constituyen las paredes celulares

del tejido vegetal, formada por filamentos multicelulares, (Ministerio de Medio Ambiente y

Desarrollo Territorial , 2006).

El uso de la fibra de fique presenta ciertas desventajas, inicialmente es incompatible con algunas

matrices poliméricas, además, posee menor resistencia que las fibras sintéticas, no tiene una

geometría definida y la variación dimensional es amplia, finalmente, posee alta absorción de

humedad. Sin embargo, la gama de ventajas hace contrapeso a la situación expuesta, este tipo de

fibras es renovable, se encuentra disponible en abundancia, presenta neutralidad de dióxido de

carbono, lo que es importante debido a que la liberación de este gas es altamente contaminante,

tiene baja densidad, presenta facilidad de separación, alta dureza, resistencia a corrosión, reducción

de irritación cutánea y respiratoria (Muñoz Velez , Hidalgo Salazar , & Mina Hernandez , 2014 ).

La fibra de fique es susceptible de tratamiento previo a ser usada, para otorgarle propiedades, como

homogenización, grado polimerización y cristalización, y con esto generar el mejoramiento de la

adhesión fibra-matriz, (Muñoz Velez , Hidalgo Salazar , & Mina Hernandez , 2014 ).

Geométricamente se destaca la amplia variación existente en el diámetro, entre fibras del mismo

lote y a lo largo de una misma fibra, variando en hasta un 40%; y del mismo modo lo hacen las

propiedades mecánicas, estas diferencias se deben a la respuesta necesaria para soportar el peso de

las hojas; además es susceptible a cambios al variar su humedad, teniendo en cuenta que los

polímeros pueden causar este efecto al estar compuestos de hidróxidos y algunos grupos con

oxígeno que atraen el agua; este proceso de absorción se encuentra a cargo de las hemicelulosas,

provocando cambios volumétricos; para el caso de la contracción, esta se presenta cuando la

humedad cae por debajo de la saturación, estos procesos son perjudiciales porque pueden causar

la separación de la fibra y la matriz; por otro lado las células presentan formas hexagonales,

generándose canales de aproximadamente 2 µm (S., E.F., F, & R, 2010); La Tabla 5-3 muestra las

propiedades de la fibra de fique.

Tabla 5-3 propiedades de la fibra de fique (S., E.F., F, & R, 2010)

CARACTERISTICAS FIQUE

Diámetro (mm) 0,15 – 0,42

Diámetro promedio (mm) 0,236

Densidad aparente (kg/m3) 723,00

Gravedad específica 1,47

Absorción (%) 60,00

Resistencia a la tensión MPa 42 – 571

Resistencia a la tensión Promedio MPa 132,4

Alargamiento a la rotura % 9,8

Módulo elástico Gpa 8,2 – 9,1

25

5.1.3.2 Fibra de vidrio

La fibra de vidrio se forma cuando el vidrio es extruido en filamentos de diámetro adecuado para

el procesamiento textil; es un material que se conoce desde hace milenios, sin embargo, su uso en

textiles se remonta a 1936.

Existen diferentes procesos de fabricación para obtener la fibra de vidrio, sin embargo, se tienen

dos métodos principales, mediante fusión directa o por refundición; en los dos casos se inicia con

la materia prima sólida y se funde en el horno, pero en el segundo método este material fundido se

corta y enrolla, para posteriormente enfriarlo y refundirlo dentro de un cilindro. El vidrio fundido

se extruye a través del bushing, este es un cabezal con boquillas que conforma en filamentos el

material fundido, siendo este el equipo más importante del proceso, por cada cabezal el número de

boquillas oscila entre 200 y 4000, dispuestas en múltiplos de 200, se diseñan para espesores

mínimos y diámetros determinados; justo después los filamentos son enfriados mediante aletas

refrigeradas con agua para luego ser organizadas en madejas (Koch & Lupton , 2006) .

Se cuenta con diferentes tipos de fibra de vidrio, según el vidrio del cual es extraída, las más

utilizada son de vidrio E, este es de aluminio-borosilicato con menos del 1% (p/p) de óxidos

alcalinos; también se encuentran de vidrio A, cálcico con poco oxido de boro, de vidrio E-CR, con

silicato alumino cálcico, menos de 1% (p/p) de óxidos alcalinos y con alta resistencia a los ácidos,

de vidrio C, sódico cálcico con alto contenido de óxido de boro , de vidrio D borosilicato con alta

constante dieléctrica, y de vidrio S aluminosilicato sin oxido de calcio, con alto contenido de óxido

de magnesio que le otorga alta resistencia; para el presente trabajo de grado se utilizó roving Chino,

el cual es una hebra de hilos continuos con cierta torsión mecánica y se fabrica a partir de vidrio

tipo E (Loewestein , 1973).

La estructura química más común en el vidrio tipo E son los tetraedros de sílice, representando

entre 53% y 54% de su composición, seguido del óxido de calcio (20% - 24%), posteriormente

óxido de aluminio (14% - 15,5%) y finalmente trióxido de boro (6,5% - 9%); encontrando

pequeñas trazas de óxidos de magnesio, sodio, potasio y titanio con proporciones de 1%, 0,5%,

0,3% y 0,2%, respectivamente, tiene un punto de ablandamiento de 840°C y una característica

peculiar ya que no se derrite al ser sometida a altas temperaturas sino que se alarga, conociéndose

como punto de reblandecimiento aquel en el cual una fibra con diámetro de 0,55 a 0,77 mm y de

235 mm de longitud, se alarga en 1 mm/min (Koch & Lupton , 2006); la Tabla 5-4 muestra las

propiedades de la fibra de vidrio.

Tabla 5-4. Propiedades de la fibra de vidrio (Arslan , 2016 ) (AITEX Instituto Tecnológico

Textil , 2004)

CARACTERISTICA FIBRA DE VIDRIO

Diámetro (mm) 0,1 – 0,17

Tenacidad (N/tex) 1,3

Resistencia a la tensión (MPa) 3000 - 3600

Alargamiento a la rotura % 2,65

Conductividad térmica (W/Mk) 1

26

Absorción (%) 0,1

Resistencia a la compresión (MPa) 1080

Densidad (g/cm3) 2,58

Módulo de elasticidad (GPa) 76

5.2 USOS ALTERNATIVOS PARA NEUMATICO PULVERIZADO

Existen diferentes formas de reciclar el neumático pulverizado dentro de diferentes industrias, en

este numeral se presentan algunos ejemplos de los usos que se han otorgado a esta materia prima,

en la mayoría de los casos cuando la aglomeración del material es necesaria, esta se realiza

mediante termoformado.

Rellenos asfálticos: en países como Canadá, España y Estados Unidos, se mezcla el

caucho pulverizado, con tamaños inferiores a 0,6 mm, con el bitumen para la formación de

mezclas asfálticas que tienen mayor rigidez, resistencia bajo carga, resistencia al

ahuellamiento, a la fatiga, al envejecimiento y disminuye la susceptibilidad térmica.

Valorización energética: el caucho de neumático tiene un poder calorífico de 7,5 Kcal/g

que es superior al lignito (4.4 Kcal/g) y similar a la antracita (7.8 Kcal/g) por lo que es una

alternativa para las instalaciones industriales de altos consumos energéticos como las

cementeras. El caucho es ventajoso frente a otros combustibles por su bajo contenido de

humedad y baja cantidad de azufre, sin embargo, la combustión puede producir dioxinas,

SO2, H2S, HCl, HCN, entre otros, que requerían de tratamientos adicionales para una buena

gestión por este medio.

Campos de césped artificial: el caucho granulado puede ser utilizado para la elaboración

de campos de césped, ya sea como capa de absorción de impacto o como relleno árido de

la fibra sintética. La capa base da mayor seguridad y amortiguación frente a una posible

caída, y el relleno evita daños a la fibra y da mayor confort a la hora de juego.

Pantallas acústicas: las barreras acústicas permiten reducir ruidos emitidos por fuentes

principales, dada la absorción de vibraciones y estabilidad frente a agentes atmosféricos

hace que se pueda utilizar en forma de láminas para aislamiento acústico.

Aplicación ornamental: el caucho pigmentado puede ser aplicado con un adhesivo al

suelo para decorar jardines y rotondas disminuyendo el uso de agua por riego, pero igual

permite la infiltración en caso de precipitación.

Fabricación de suelas de calzado: con el caucho pulverizado se puede dar forma en las

prensas para producir suelas de zapatos con diferentes modelos, sin embargo, el producto

está limitado a suelas oscuras por el tipo de materia prima.

Suelos de seguridad y parques infantiles: debido a la capacidad de amortiguación del

caucho se ha utilizado el material granulado, con pinturas especiales para la fabricación de

losas usadas en gimnasios y parques infantiles, permitiendo evitar algún accidente por

caída o tropiezo. El material es aglomerado y luego prensado para darle la forma de losa

que permita una fácil instalación.

27

5.3 INVESTIGACION PREVIA

El presente proyecto tiene como base el trabajo de grado “Evaluación del caucho

pulverizado como materia prima en la elaboración de tejas a manera de alternativa

ambiental para el manejo de neumáticos usados” (Buitrago Mendivelso & Cárdenas León

, 2015); en el cual se realizaron pruebas para seleccionar el mejor aglutinante en la

elaboración de cubiertas con caucho de neumático pulverizado, entre la resinas de poliéster

flexible, de poliuretano y sikaflex 1A; teniendo en cuenta el comportamiento de la mezcla,

la facilidad de aplicación, el aglutamiento del material pasado un tiempo de curado de 117

horas; de allí se obtuvo que la mejor resina es la de poliuritano (Poliol activado).

Además, se varió la proporción de resina y polvillo de caucho cada 1 porciento, desde 15%

hasta 20%; realizando análisis físicos de densidad aparente, conductividad térmica,

absorción, permeabilidad, resistencia al impacto y exposición a la intemperie y un ensayo

mecánico de tracción; esto con el fin de seleccionar la mejor proporción de materiales

constituyentes, obteniendo como resultado tras un análisis estadístico que el mejor

comportamiento lo tuvo la muestra de 17% resina.

5.4 USO DE FIBRAS EN MATERIALES CONSTRUCTIVOS AFINES

A nivel nacional se documenta la experimentación con fibras naturales como fique, coco,

guadua, pasto, junco, pelo animal, entre otras, para variar las propiedades mecánicas de

morteros y concretos, así como su utilización en tejas corrugadas y placas planas de

cemento. A continuación, se exponen dos de ellas que tienen implicación en el proyecto:

Palmira: En el año 2005 se estudió el uso de la fibra de estopa de coco para mejorar las

propiedades mecánicas del concreto, realizando la caracterización física, química y

mecánica de la fibra natural por separado y en morteros reforzados en proporciones de 0,5

y 1,5%. Para esto realizaron pruebas de compresión axial, tracción indirecta, y flexión;

obteniendo como resultado que se disminuye la deformación máxima, se afecta

positivamente la flexión del concreto y se mejora la tenacidad de la matriz del compuesto,

además en el momento de la falla el concreto se mantiene unido, lo que indica una buena

adherencia de la fibra a la matriz, ya que si se genera un grieta y se encuentra con la fibra

esta se ve obligada a rodearla, esto consume energía y genera aumento en la tenacidad del

concreto. En este caso se trabajó con dos longitudes diferentes de fibra y esta fue sumergida

con lechada de cal durante 48 h, para ser enjuagada repetidas veces, con el fin de eliminar

las impurezas y protegerla del ataque microbiológico de hongos (Quintero Garcia &

Gonzales Salcedo , 2006).

Universidad del Valle: El grupo de investigación de materiales compuestos de la

Universidad del Valle, junto con la Universidad de las Antillas y Guyana realizó la

investigación “Tejas corrugadas y placas basadas en matriz cementicia reforzada con fibra

de fique” entre los años 2005 y 2006; teniendo en cuenta que uno de los problemas de

elementos laminares es la resistencia a la flexión, estudiaron la adición en la matriz de

fibras de refuerzo de fique, bentonita, humo de sílice, pulpa de celulosa y polímero acrílico

estirenado; con ninguna de estas se tuvo un aumento significativo en la flexión, sin embargo

se consideran los siguientes resultados, la fibra de fique es indispensable al ondular las

muestras ya que trabaja como agente de moldeo, mayor resistencia a la flexión con el

28

polímero, la bentonita disminuye la resistencia, mediante el humo de sílice se proporciona

puzolana, la cual contribuye ligeramente al desarrollo resistente, aunque la relación costo-

beneficio no es favorable, finalmente la pulpa de celulosa, genera una sinergia positiva

respecto a los resultados de resistencias a la flexión (Delvasto , Toro , Arsene, Bilba, &

Onessipe, 2005 y 2006 ).

Santander: Teknoroof es una empresa dedicada a la fabricación de tejas con resinas

reforzadas con residuos orgánicos no biodegradables y fibras de fique, además de enfocarse

en la investigación de nuevos materiales; presentó la idea del proyecto en la décima jornada

latinoamericana de jóvenes emprendedores, en esta afirman que estiman fabricar

inicialmente 1000 cubiertas por mes cada una de 124 x 100 m y esperan aumentar su

producción de manera progresiva, apostándole también a nuevos productos, como ladrillos,

pisos, divisiones, entre otros (Arenas Herrera & Molano Meza , 2015).

Universidad de Düzce: Describe un estudio comparativo del comportamiento de fractura

de hormigón reforzado con fibra de basalto (BFRC) y con fibra de vidrio (GFRC),

realizaron ensayos de flexión sobre vigas de muescas con contenidos de fibra 0,5, 1, 2 y 3

kg / m3 para determinar la energía de fractura, calculada mediante el análisis de diagrama

carga vs. deformación (CMOD) y el análisis microestructural de los tres componentes,

sobre la base de la microscopía electrónica de barrido y el análisis de energía dispersiva de

rayos X. Los resultados mostraron que los efectos de los contenidos de fibras en la energía

de fractura fueron muy significativos; la tracción indirecta y resistencia a la flexión de

BFRC y GFRC se mejoraron con el aumento de contenido de fibra mientras que se observó

un ligero descenso en resistencia a la flexión para el alto volumen de contenido de fibra.

Por otro lado, el efecto de la adición de fibra sobre la resistencia a la compresión y módulo

de elasticidad de las mezclas fue insignificante (Arslan M. E., 2016 ).

CALI: En la investigación “Fibras de fique una alternativa para el reforzamiento de

plásticos. influencia de la modificacion superficial”, con el fin de variar algunas

características del fique se realizaron tres diferentes modificaciones, como primera medida

llevaron a cabo la alcalinización con hidróxido de sodio al 2% (p/v), sumergiendo la

muestra en la solución durante 1 hora a 25°C, pasado el tiempo estipulado lavaron las

muestras con agua destilada y secaron a temperatura ambiente por 12 horas y en horno por

24 horas; en segundo lugar, realizaron la silanización, con silano tris; para esto dejaron las

muestras inmersas durante una hora en una disolución agua-metanol con el 1 % silano y

0,5% de peróxido de dicumilo, ajustaron el pH a 3,5, sometiéndolo a agitación por 30 min,

posteriormente dejaron decantar la mezcla; al tener separado el material lo secaron, por 24

horas a 60°C y lo sometieron a curado 2 horas a 120°C, finalmente realizaron la pre-

impregnación con una solución de polietileno de alta densidad al 1,5% en xileno, a una

temperatura de 120°C con agitación constante de 100 rpm durante 1 hora, se secaron las

fibras a 60°C durante 24 h; evaluándolos mediante espectroscopia de infrarrojo con

transformada de Fourier (FTIR), para la determinación de los grupos funcionales de las

fibras y análisis Termogravimétrico (TGA), para la estimación de la estabilidad térmica y

pruebas de tracción, para el estudio del desempeño mecánico del material; llegando a la

conclusión de que el dióxido de sodio remueve componentes como hemicelulosa y lignina;

mejorando las propiedades mecánicas, además, libera hidroxilos facilitando la reacción con

29

el silano, aumenta levemente su polaridad, sin embargo esta disminuye con la pre-

impregnación en polietileno, haciéndola más compatible con matrices termoplásticas,

normalmente apolares (Muñoz Velez, Hidalgo Salazar , & Mina Hernandez, 2014 ).

6 METODOLOGÍA

6.1 FASE 1. CARACTERIZACIÒN FÌSICA Y MECÀNICA DE FIBRAS

6.1.1 DIAMETRO

El diámetro de las fibras se midió mediante calibrador (pie de rey), utilizando diez fibras

individuales para cada tipo (FF – FV) con una longitud de veinte centímetros, tomado los datos en

cinco puntos ubicados cada cuatro centímetros, obteniendo un total de 50 datos para cada fibra.

6.1.2 DENSIDAD

La densidad fue calculada con base en la norma técnica ecuatoriana NTE INEN 2 527:2010; la

cual describe los ensayos cualitativos a realizar en la identificación de fibras, para esta prueba se

utilizó el método del picnómetro, este se fundamenta en determinar la masa de la muestra (FF-FV)

en el aire y sumergirla en un líquido de inmersión (agua) de gravedad especifica conocida;

calculando mediante la Ecuación 6-1 la densidad final de la muestra; se realizaron 10 repeticiones

para cada fibra.

𝜌 =𝑀𝑥 − 𝑀𝑃

𝑉𝑝 − (𝑀𝑧 − 𝑀𝑥

𝜌𝑎)

Ecuación 6-1 calculo densidad de las fibras

Donde:

𝑀𝑥 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑐𝑛ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑦 𝑙𝑎 𝑓𝑖𝑏𝑟𝑎

𝑀𝑃 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑐𝑛ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜

𝑉𝑝 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑐𝑛ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 (50 𝑐𝑚3)

𝑀𝑧 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑐𝑛ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜, 𝑙𝑎 𝑓𝑖𝑏𝑟𝑎 𝑦 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎

𝜌𝑎 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 (1 𝑔 𝑐𝑚3⁄ )

La Figura 6-1 muestra la disposición de las fibras dentro del picnómetro para el cálculo de la

densidad de cada una de las muestras

30

Figura 6-1. Procedimiento de cálculo de densidad en la fibra de fique (Derecha) y en la fibra de

vidrio (Izquierda); Fuente: propia

6.1.3 HUMEDAD

Se utilizó el método de gravimetría para calcular la humedad sometiendo las muestras a 24 horas

de calentamiento a una temperatura 100 ± 5 ºC; tomando las masas antes y después de dicho

procedimiento y calculando el porcentaje de humedad natural mediante la Ecuación 6-2

𝐻(%) =𝑚0 − 𝑚𝑓

𝑚0∗ 100

Ecuación 6-2. cálculo humedad de las fibras

Donde:

𝑚0 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑎

𝑚𝑓 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎

La Figura 6-2 muestra las fibras tanto de fique (superior) como de vidrio (inferior) en el horno

Figura 6-2. Muestras sometidas a secado en el horno; Fuente: propia

31

6.1.4 ABSORCIÓN

Las muestras fueron sumergidas durante 24 horas en agua, posterior a esto se sometieron a 24

horas de calentamiento a una temperatura 100 ± 5 ºC, como se muestra en la Figura 6-3; tomando

las masas antes y después de dicho procedimiento y calculando el porcentaje de absorción

mediante gravimetría como se muestra en la Ecuación 6-3.

𝐴𝑏𝑠(%) =𝑚0 − 𝑚𝑓

𝑚0∗ 100

Ecuación 6-3. Cálculo absorción de las fibras

Donde:

𝑚0 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑎

𝑚𝑓 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎

Figura 6-3. Fibras sometidas a calentamiento tras ser sumergidas en agua para la prueba de

absorción; Fuente: propia

6.1.5 TRACCIÓN

Las muestras fueron analizadas en el texturómetro del programa de Ingeniería de Alimentos de la

Universidad de La Salle, este tiene una capacidad de fuerza de 1000 N, y se controla mediante el

software Nexygen Material Textining. Se aplicó carga axial a los especímenes, la cual fue

aumentada gradualmente obteniendo así la máxima fuerza que soportaron antes de la falla. Para la

fibra de vidrio se realizaron 10 repeticiones y para la fibra de fique 41 repeticiones, ya que en

ensayos posteriores, esta fue seleccionada y se procuró abarcar una muestra mayor. El montaje

realizado se muestra en la Figura 6-4 y en la Figura 6-5

32

Figura 6-4. Montaje fibra

de fique; fuente: propia

Figura 6-5. Montaje fibra

de vidrio; fuente: propia

6.2 FASE 2. CARACTERIZACIÓN DE LA INTERFACE FIBRA -MATRIZ

6.2.1 DETERMINACION RANGO DE LONGITUDES

Con el fin de determinar los rangos de longitudes se realizaron probetas con las dimensiones

mostradas en la Figura 6-6, con un espesor de 2,54 cm.

Figura 6-6. Dimensiones probetas determinación rangos de longitudes; fuente: Propia

Las fibras de fique y de vidrio se ubicaron en el centro de las probetas, inicialmente se separó la

mitad de la probeta mediante una sola cartulina (Figura 6-7); teniendo en cuenta que esta presentó

una adherencia con la matriz fue necesario el uso de dos cartulinas (Figura 6-8), para así garantizar

33

que la unión entre las mitades de las probetas se generara únicamente por la fibra. Para el ensayo

se utilizaron longitudes embebidas de 5, 10, 15 y 20 mm.

Figura 6-7. Probetas 1; fuente: Propia

Figura 6-8. Probetas II; fuente: Propia

Las muestras fueron falladas mediante un montaje experimental, conformado por dos aditamentos

utilizados para este tipo de probetas, uno de ellos fijo mediante un tornillo en una tabla para evitar

el desplazamiento del mismo, siendo esta la parte superior del montaje. La parte inferior se ubicó

con cuatro resortes que permitieran la aplicación y medición de una fuerza que induciría la falla

en la fibra o el arrancamiento de la misma dependiendo de la adherencia que presentara, como se

muestra en la Figura 6-9 y en Figura 6-10.

Figura 6-9. Montaje rangos longitudes, vista

general; Fuente: propia

Figura 6-10. Montaje rangos longitudes,

vista detallada; Fuente: propia

34

La aplicación de la carga se realizó incrementando peso al porta-pesas del montaje, se registró la

deformación que se presentaba en la parte inferior debida al aumento de peso del sistema, y se

calculó la fuerza final aplicada teniendo en cuenta la elongación de los resortes.

6.2.2 ENSAYOS DE PULL-OUT

Los ensayos de pull-out se realizaron utilizando la probeta que se muestra en la Figura 6-11, las

cuales consisten en un prisma rectangular de 3 cm por 3 cm con un espesor de 1 cm, elaborado

con la matriz neumático – poliol en el cual se ubicó la fibra centrada dejando diferentes longitudes

embebidas (5 a 12 mm) y para todos los casos 10 cm de fibra libre.

Figura 6-11. Modelo Probeta Ensayos de PULL-OUT; fuente: Propia

Figura 6-12. Elaboración probeta ensayo de PULL-OUT; fuente: Propia

la Figura 6-12 muestra el proceso de elaboración de la probeta, el cual se realizó mediante moldes

de palos de Balso aplicando una capa inicial de aproximadamente 0,5 cm de espesor, ubicando la

fibra con la longitud embebida establecida y cubriendo la probeta con otra capa de 0,5 cm.

35

Con el fin de establecer la longitud a la cual las fibras generaban una adherencia, las probetas se

sometieron a una fuerza axial aplicada a la fibra garantizando una longitud libre de fibra de 5 cm

como se muestra en la Figura 6-13; el ensayo se realizó en el texturómetro del programa de

Ingeniería de Alimentos de la Universidad de La Salle.

Figura 6-13. Procedimiento de falla probetas de PULL-OUT; fuente: Propia

6.3 FASE 3. CARACTERIZACIÓN DEL COMPUESTO

Esta fase incluye los ensayos mecánicos de tracción, compresión, flexión y resistencia al corte,

los cuales se realizaron utilizando el texturómetro del programa de Ingeniería de Alimentos de la


6.3.1 ELABORACIÓN DE LAS MEZCLAS:

Cada ensayo se realizó para cinco cuantías diferentes de fibra, en composición de peso, la cantidad

total de mezcla por cada cuantía fue de 2000 g; esto teniendo en cuenta que se realizaron cuatro

repeticiones de cada ensayo para cada cuantía y además se elaboraron dos probetas adicionales

con el fin de garantizar la calidad de al menos cuatro muestras.

La Tabla 6-1 muestra la cantidad de material utilizado en cada mezcla; cabe resaltar que el

porcentaje de resina utilizado fue del 17%, valor basado en investigación previa (Buitrago

Mendivelso & Cárdenas León , 2015)

36

Tabla 6-1. Composición de las mezclas; fuente: Propia

Cuantía

fibra de

fique (%)

MNEUMÁTICO

(g)

MRESINA

(g)

MFIBRA

(g)

0 1660 340 0

2 1620 340 40

4 1580 340 80

6 1540 340 120

8 1500 340 160

total 7900 1700 400

La mezcla resultó ser más homogénea si inicialmente se incorporaban la fibra y el neumático, dado

que este último interfería en la aglomeración natural de las fibras evitando grumos al agregar la

resina.

6.3.2 ENSAYO DE TRACCIÓN

El ensayo de tracción se realizó aplicando una fuerza axial a una probeta con las dimensiones

exigidas por el método estándar de pruebas para propiedades de tracción de los plásticos de la

Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (Norma ASTM D 638 – 02a), variando el espesor

exigido con el fin de adaptar el modelo al equipo utilizado ya que las mordazas tienen una abertura

máxima de 10 mm, las dimensiones de la probeta se muestran en la Figura 6-14.

Figura 6-14. Esquema probeta utilizada en el ensayo de tracción; fuente: Propia

Para la elaboración de las muestras se realizaron placas de 30 cm por 35 cm (Figura 6-15), las

cuales fueron cortadas manualmente en rectángulos de 5 cm por 25 cm y posteriormente mediante

37

corte a laser se moldearon con las dimensiones finales, obteniendo las probetas mostradas en la

Figura 6-16.

Figura 6-15. Moldes y placas

iniciales probetas de tracción;

fuente: Propia

Figura 6-16. Probetas ensayo de Tracción; fuente:

Propia

La Figura 6-17 muestra un ejemplo del montaje del ensayo de tracción

Figura 6-17. Montaje ensayo de tracción; fuente: Propia

38

6.3.3 ENSAYO COMPRESIÓN

El ensayo de compresión se realizó con probetas cilíndricas, con las dimensiones que se muestran

en la Figura 6-18; las cuales garantizan una relación 1:2 entre el diámetro y el alto de las probetas.

Figura 6-18. Esquema probeta utilizada en el ensayo de compresión; fuente: Propia

Para la elaboración de las probetas se utilizó tubo de PVC de 3 pulgadas a manera de molde;

compactando el material en 2 capas cada una con 10 golpes distribuidos en el área transversal del

cilindro, efectuados con una vara de madera; finalmente se puso una tercera capa y se enrasó la

Figura 6-19 muestra los moldes utilizados y las probetas en proceso de curado.

Figura 6-19. Probetas de compresión en moldes; fuente: Propia

39

El ensayo de compresión se realizó aplicando una fuerza axial de compresión máxima de 1000 N

y evaluando el desplazamiento generado en la probeta, montaje mostrado en la Figura 6-20.

Figura 6-20. Montaje ensayo a compresión; fuente: Propia

6.3.4 ENSAYO FLEXIÓN

Para el ensayo de flexión se elaboró una probeta con las dimensiones mostradas en la Figura

6-21; con lo que se garantizó una luz de 100 mm, entre los apoyos.

Figura 6-21. Esquema probeta utilizada en el ensayo de flexión; fuente: Propia

Las probetas fueron realizadas mediante moldes cuadrados de 112 mm x 112 mm, elaborados

con palos de balso, como se muestra en la Figura 6-22.

40

Figura 6-22. Probetas en molde para ensayo de Flexión; fuente: Propia

Para este caso se diseñó y elaboró un montaje, en el cual se garantizará un desplazamiento de 10

mm inducido por flexión en la probeta, por ende, para para el ensayo de flexión se entiende por

falla el momento en el cual se genera dicho desplazamiento con una fuerza conocida. El sistema

de aditamentos diseñados se muestra en las Figura 6-23, Figura 6-24, Figura 6-25 y Figura

6-26.

Figura 6-23. Vista frontal aditamentos del

montaje; fuente: Propia

Figura 6-24. Vista lateral aditamentos del


Figura 6-25. Vista superiora aditamentos del


Figura 6-26. Vista isométrica aditamentos

del montaje; fuente: Propia

41

6.3.5 ENSAYO RESISTENCIA AL CORTE

El ensayo de resistencia al corte se realizó con base en la metodología expuesta en el test JSCE

SF-6; utilizando probetas con las dimensiones mostradas en la Figura 6-27

Figura 6-27. Esquema probeta utilizada en el ensayo de resistencia al corte; fuente: Propia

Las probetas se realizaron en moldes de 100 mm x 100 mm (Figura 6-28); obteniendo bloques

(Figura 6-29) con dichas dimensiones los cuales fueron cortados en prismas de 30 mm x 100 mm,

la ranura central se hizo utilizando una segueta y se garantizó que su profundidad fuera 3 mm,

como se puede observar en la Figura 6-30.

Figura 6-28. Bloques

ensayo resistencia al corte

en moldes; fuente: Propia

Figura 6-29. Bloques ensayo

resistencia al corte; fuente: Propia

Figura 6-30. Detalle

ranura; fuente: Propia

El montaje realizado permitía el desplazamiento del bloque central, para el caso se le llama falla,

bien sea al hecho de separación de los bloques laterales o al desplazamiento del bloque central en

una longitud de 10 mm con respecto a su posición inicial.

42

Figura 6-31. Vista frontal montaje ensayo de

corte; Fuente: Propia

Figura 6-32. Vista lateral montaje ensayo de

corte; fuente: Propia

7 RESULTADOS Y ANÁLISIS

7.1 FASE 1. CARACTERIZACIÓN FÍSICA Y MECÁNICA DE FIBRAS

Con los parámetros obtenidos en cada uno de los ensayos físicos y mecánicos aplicados a las fibras,

se realizó un análisis de Outlier, con el fin de identificar los valores atípicos dentro de los datos y

así excluirlos del estudio estadístico realizado; dicho análisis consiste en tomar como referencia la

diferencia entre el primer cuartil y el segundo cuartil, para el extremo inferior de la serie de datos

y eliminar aquellos datos que son 1,5 veces menores a dicha diferencia; del mismo modo se realiza

con el extremo superior, tomando como valores atípicos aquellos que sean mayores a 1,5 veces la

diferencia entre el segundo cuartil y el tercer cuartil.

Al eliminar los valores atípicos se realizó un análisis de estadística descriptiva, los resultados de

ambos análisis (Outlier y estadística descriptiva) se muestran detalladamente del anexo A; a

continuación, se presentan las propiedades obtenidas mediante los promedios de las repeticiones

realizadas en cada prueba y la varianza de dichos datos.

43

7.1.1 Fibra de Fique

La Tabla 7-1 muestra las características obtenidas para las propiedades físicas y mecánicas de la

fibra de fique (FF).

Tabla 7-1. Caracterización fibra de Fique (FF); fuente: Propia

PARÁMETRO PROMEDIO VARIANZA

Diámetro (mm) 0,245 0,005

Densidad (g/cm3) 0,797 0,002

Humedad (%) 11,75 2,35

Absorción (%) 67,86 40,14

Carga máxima a tracción (N) 16,46 5,78

Como primer análisis se pueden comparar los valores obtenidos experimentalmente con los

expuestos inicialmente en la teoría (Tabla 5-3); encontramos un diámetro promedio de 0,245 mm

el cual se encuentra entre el rango típico de 0,15 mm a 0,42 mm y muy cercano al promedio de

0,236 mm; se evidencia que la variación de este parámetro es considerable porque el proceso de

elaboración de las fibras no se encuentra completamente establecido, a simple vista se observa un

cambio en su tamaño, experimentalmente se obtuvo un rango de 0,22 mm.

Al comparar la densidad y la absorción encontramos un error del 10,22% y del 13,098%,

respectivamente, con respecto a los datos teóricos.

La absorción experimental fue de 67,86 %, con esto se puede inferir que al utilizar la fibra de fique

en la matriz caucho-poliol, se pude inducir un aumento en la absorción del material final y

dependiendo del uso, puede ser un factor favorable. En este parámetro se tiene una varianza alta,

ya que al pesar la muestra después de ser sumergida se puede incluir una masa de agua que no fue

absorbida por el material pero si se encuentra en su superficie y que además se puede perder por

escurrimiento antes de ser sometidas al respectivo calentamiento, generando variaciones en la

absorción ya que este volumen puede cambiar de una prueba a la otra.

Al tener un bajo valor de humedad (11,7%), se garantiza que la mezcla con los demás

constituyentes no se vea afectada por el contenido de agua y que el tiempo de curado no dependa

de esta variable, al no afectar el proceso de secado de la resina, además, teniendo en cuenta que el

poliol es un compuesto hidrofóbico, un alto contenido de humedad en la fibra disminuiría la

adherencia con la matriz.

Dos parámetros importantes y relacionados entre sí son el diámetro y la carga máxima a tracción,

ya que el área transversal de la fibra es directamente proporcional a la carga que esta puede

soportar. Con el fin de comparar el comportamiento de ambas características se realizaron boxplot

para cada uno de los casos, como se muestra en la Grafica 7-1 y Grafica 7-2; podemos evidenciar

44

que la distribución para ambos casos es muy similar y se determina que los datos se encuentran

equidistantes a la media, a pesar de la variación de los mismos, se resalta que ni para el diámetro

ni para la resistencia a tracción se obtuvieron valores atípicos; una diferencia substancial entre las

gráficas es el espaciamiento entre el cuartil tres y el límite máximo, para el diámetro este es mucho

mayor, lo que indica que a pesar de la distribución equitativa el límite superior de los datos

obtenidos para el diámetro presenta una diferencia alta con respecto a los demás.

Grafica 7-1. Boxplot diámetro Fibra de Fique; fuente: Propia

Grafica 7-2. boxplot máxima a tracción fibra de fique; fuente: Propia

0,140

0,190

0,240

0,290

0,340

Diá

met

ro F

F (m

m)

11,000

13,000

15,000

17,000

19,000

21,000

Res

iste

nci

a m

axim

a a

trac

ció

n F

F (N

)

45

7.1.2 Fibra de Vidrio

La Tabla 7-2 muestra las características obtenidas para las propiedades físicas y mecánicas de la

fibra de vidrio (FV).

Tabla 7-2. Caracterización Fibra de Vidrio (FV); fuente: Propia

PARÁMETRO PROMEDIO VARIANZA

Diámetro (mm) 0,367 0,00025

Densidad (g/cm3) 0,55 0,02

Humedad (%) 5,79 0,64

Absorción (%) 21,32 21,13

Carga máxima a tracción (N) 20,88 9,23

Al comparar los valores obtenidos experimentalmente con los teóricos mostrados en Tabla 5-4, se

encuentra una diferencia significativa; para el caso del diámetro el rango teórico es de 0,1 a 0,17

mm y el valor obtenido fue de 0,367 mm, esto se puede justificar por el tipo de elaboración de la

fibra de vidrio utilizada, la cual fue roving continuo, ya que se encuentra compuesta por la unión

de varios hilos enrollados mecánicamente, lo que también permite una uniformidad y poca

variación (varianza de 0,00025 y rango de 0,05) en este parámetro al ser controlado por procesos

industriales tecnificados que garantizan un diámetro definido; las demás características también

variaron por la razón anterior, la densidad presenta un error del 78,6 %, teniendo en cuenta que las

densidades teóricas hacen referencia principalmente al vidrio con el cual son elaboradas las fibras

y presenta un valor de 2,58 g/cm3 .

Al igual que la fibra de fique, la fibra de vidrio obtuvo una humedad muy baja, lo que es

beneficioso para la elaboración del material, por las mismas razones expuestas en el numeral 7.1.1;

la absorción es menor que la fibra de fique, este parámetro puede favorecer o afectar el material

dependiendo del uso final, se evidencia que la absorción presenta una varianza alta, esto se puede

atribuir a las mismas razones explicadas en el numeral anterior para la fibra de fique.

La carga máxima soportada por la fibra de vidrio es mayor en un 20% con respecto a la fibra de

fique, este comportamiento era el esperado, si se comparan los valores teóricos del módulo de

elasticidad se encuentra una diferencia de 66,9 Gpa, por un lado, se debe al mayor diámetro que

presenta la fibra de vidrio lo que le permite resistir fuerzas mayores, además esta fibra es más

elástica y la rotura no es súbita porque los hilos se rompen uno a uno, como se muestra en la Figura

7-1; este tipo de falla puede justificar la varianza elevada que presenta este parámetro ya que de

una fibra a otra la rotura de los hilos varia de manera significativa.

46

Figura 7-1. Falla fibra de vidrio; fuente: Propia

Finalmente, los boxplots mostrados en la Gráfica 7-3 y en la Gráfica 7-4 evidencian que debido

a que los valores son muy cercanos, si pocos se salen de este rango se genera una distribución

definida, para el caso del diámetro encontramos una concentración mayor de valores por encima

de la media además de contar con cinco valores atípicos por debajo del límite inferior, mientras

que para la tracción la acumulación se presenta en los valores menores, es decir en el cuartil 1 y el

valor atípico se da sobre el límite superior.

Gráfica 7-3. Boxplot diámetro Fibra de Vidrio; fuente: Propia

0,300

0,310

0,320

0,330

0,340

0,350

0,360

0,370

0,380

0,390

0,400

Diá

met

ro F

V (

mm

)

47

Gráfica 7-4. Boxplot tracción fibra de vidrio; fuente: Propia

15,000

17,000

19,000

21,000

23,000

25,000

27,000

29,000

Res

iste

nci

a m

axim

a a

trac

ció

n F

V (

N)

48

7.2 FASE 2. CARACTERIZACIÓN DE LA INTERFACE FIBRA -MATRIZ

7.2.1 DETERMINACIÓN RANGO DE LONGITUDES

Con el fin de determinar la fuerza necesaria para separar la fibra o que esta se rompiera y obtener

el rango de longitudes a evaluar se utilizaron cuatro resortes, el cálculo de la constante de los

mismos se muestra en el anexo F numeral 0 y los resultados en la Tabla 7-3.

Tabla 7-3. Constante de los resortes; fuente: Propia

(N/m)

K1 142,020

K2 138,090

K3 138,150

K4 162,950

7.2.1.1 Fibra de fique

Para cada longitud embebida se calculó la fuerza máxima soportada por la probeta y la fibra

obteniendo los resultados mostrados en la Tabla 7-4, dicho cálculo se muestra en el Anexo F.

Tabla 7-4. Fuerza máxima - rango de longitudes; fuente: Propia

Longitud embebida (mm) Fuerza máxima (N)

5 3,493

10 9,834

15 6,510

20 7,015

La fuerza resistida por la fibra de fique con una longitud embebida de 5 mm fue mayor a la fuerza

de arrancamiento provocando que la fibra se separará de la matriz, es decir no presentó adherencia

con la misma.

A partir de 10 mm se generó rotura en la fibra de fique, lo que se demuestra con las fuerzas

resistidas desde esta longitud, ya que se acercan a los valores obtenidos de resistencia de la fibra

individual, encontrándose por debajo del límite inferior de 11 N porque la fuerza no se aplica

directamente a la fibra y por ende se presentan variaciones, por esto se decidió realizar las pruebas

de PULL-OUT con longitudes comprendidas entre 4 mm y 12 mm para así abarcar la longitud sin

adherencia (menor a 5 mm) y aquella que si la tuvo.

49

7.2.1.2 Fibra de vidrio

Al realizar el ensayo con las probetas que contenían la fibra de vidrio se observó una separación

total de las mismas, es decir la matriz caucho-poliol no presenta adherencia con este tipo de fibra

y se desliza al aplicarle la fuerza, por tal razón se descarta el uso de fibra de vidrio como

componente en el material, teniendo en cuenta que prima la adherencia sobre la resistencia

individual de la fibra.

7.2.2 ENSAYOS DE PULL-OUT (FIBRA DE FIQUE)

La Tabla 7-5 muestra los resultados del ensayo de PULL-OUT, la carga máxima resistida

corresponde al promedio obtenido de la repetición de los ensayos de cada longitud embebida,

previo análisis estadístico y eliminación de datos atípicos; los resultados detallados para cada

longitud embebida se muestran en el Anexo G.

Tabla 7-5. Carga resistida ensayo de PULL-OUT; fuente: Propia

PROMEDIOS

Longitud embebida

(mm)

Carga

resistida (N)

4 4,010

6 16,147

8 16,864

10 18,162

12 17,777

Los datos anteriores se grafican para identificar la longitud crítica, la cual corresponde al punto

en el cual la fuerza máxima inicia a disminuir; como se muestra en la Gráfica 7-5 este punto se

obtiene para una longitud de 10 mm; las longitudes anteriores presentan una fuerza máxima menor

es decir que se genera el arrancamiento de la fibra antes de que esta falle y esto es directamente

proporcional a la longitud.

Gráfica 7-5. Longitud crítica; fuente: Propia

3,000

5,000

7,000

9,000

11,000

13,000

15,000

17,000

19,000

2 4 6 8 10 12 14

Car

ga M

axim

a (N

)

Longitud Embebida (mm)

50

Con el fin de corroborar la longitud crítica y relacionarla con los parámetros de resistencia máxima

de la fibra y el diámetro, se realizaron los boxplot para cada longitud embebida.

Para 4 mm (Gráfica 7-6) se tiene una distribución de valores con una concentración mayor por

debajo de la media encontrando un valor atípico sobre el límite superior.

Gráfica 7-6. Boxplot PULL-OUT longitud embebida L=4 mm; fuente: Propia

Para 6 mm (Gráfica 7-7) se tiene una distribución de valores con una concentración mayor por

encima de la media, evidenciando una amplia diferencia entre la media y el cuartil 3, además los

valores atípicos se encuentran por debajo del límite inferior.

Gráfica 7-7. Boxplot PULL-OUT longitud embebida L=6 mm; Fuente: Propia

Para 8 mm (Gráfica 7-8) se tiene una distribución de valores uniforme porque los dos cuartiles

presentan una diferencia similar con respecto a la media, sin embargo, se tienen dos valores

atípicos por encima del límite superior.

0,000

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

8,000

9,000

10,000

4

Fuer

za m

áxim

a re

sist

ida

(N)

5,000

7,000

9,000

11,000

13,000

15,000

17,000

19,000

21,000

23,000

6

Fuer

za m

áxim

a re

sist

ida

(N)

51


Para 10 mm (Gráfica 7-9) se tiene una distribución de valores uniforme donde los cuartiles están

distanciados en una proporción similar con respecto a la media, no se tienen valores atípicos, esta

misma situación se presenta para la longitud de 12 mm (Gráfica 7-10), con la salvedad que el

límite superior está más alejado del cuartil 3.


13,000

15,000

17,000

19,000

21,000

23,000

25,000

27,000

29,000

8

Fuer

za m

áxim

a re

sist

ida

(N)

14,000

15,000

16,000

17,000

18,000

19,000

20,000

21,000

22,000

23,000

10

Fuer

za m

áxim

a re

sist

ida

(N)

52


Con base en el análisis realizado se concluye que a partir de la longitud embebida de 10 mm el

comportamiento de los datos se asemeja al obtenido para la fibra de fique en las pruebas de

diámetro y de tracción con lo que se puede afirmar que a partir de esta longitud la fibra es la que

falla y se encuentra adherida a la matriz caucho-poliol; contrario a lo observado en las longitudes

de 4 a 8 mm, donde los datos corresponden a la fuerza necesaria para sacar la fibra de la matriz.

7.3 FASE 3. CARACTERIZACIÓN DEL COMPUESTO

7.3.1 ENSAYO DE TRACCIÓN

Con los datos obtenidos del ensayo de tracción se realizaron las respectivas gráficas esfuerzo

deformación para cada cuantía de fibra de fique, de las cuales se identificó la fuerza máxima, el

esfuerzo máximo y la deformación presentada por la muestra en el momento de la falla; el cálculo

del esfuerzo se realizó con un área de 152 mm2, teniendo en cuenta las dimensiones mostradas en

la Figura 6-14, los resultados obtenidos se muestran a continuación:

15,000

16,000

17,000

18,000

19,000

20,000

21,000

22,000

12

Fuer

za m

áxim

a re

sist

ida

(N)

53

7.3.1.1 0% fibra de fique (serie T-0)

Gráfica 7-11. Comportamiento a tracción (0% fibra de fique); fuente: Propia

Tabla 7-6. Datos obtenidos ensayo tracción 0% fibra de fique

Ensayo Fuerza máxima (N) Esfuerzo máximo (MPa) Deformación de falla

A 16,06 0,106 0,106

B 15,88 0,104 0,108

C 15,43 0,102 0,087

D 14,60 0,096 0,103

PROMEDIO 15,49 0,102 0,101

La Gráfica 7-11 muestra el comportamiento generado en la prueba de tracción por las muestras

sin contenido de fique; se evidencia que se trata de un material frágil puesto que no presenta rango

inelástico antes de la rotura, con esto se infiere que el módulo de tenacidad será igual al de

resiliencia; además de enmarcarse una falla súbita justo cuando alcanza la fuerza máxima resistida.

Sin embargo se cuenta con una tendencia lineal definida en la zona elástica; como se muestra en

la Tabla 7-6 la fuerza promedio a tracción que resistió la serie T-0 fue de 15,492 N con un esfuerzo

de 0.102 MPa y una deformación de 0.101; los resultados de las diferentes muestras resultan

favorables debido a que no tienen variaciones significativas y el comportamiento de todas las

repeticiones es similar, las alteraciones se pueden dar por los cambios del espesor de la muestra

porque esta presenta irregularidades que pueden afectarla.

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

0-A

0-B

0-C

O-D

54



Tabla 7-7. Datos obtenidos ensayo tracción 2% fibra de fique; fuente: Propia


A 12,86 0,085 0,103

B 12,29 0,081 0,083

C 15,16 0,100 0,110

D 13,60 0,089 0,089

PROMEDIO 13,48 0,089 0,096

Para una cuantía de 2% de fibra de fique no se tienen cambios significativos en el comportamiento

a tracción, únicamente una de las pruebas (B) cambia la tendencia posterior a la falla, lo que se

puede atribuir a la ubicación de fibras justo en la zona de falla que le permite mantener un esfuerzo

después de generada la alteración en la continuidad de la matriz caucho-poliol, es decir se obtiene

un esfuerzo residual; en cuanto a los valores máximos encontrados, se tiene un esfuerzo de 0,089

MPa y una deformación de 0,096; se continua presentando un comportamiento frágil sin rango

inelástico antes de la rotura; la zona elástica se encuentra definida por una recta un poco menos

inclinada y menos recta con respecto a la serie T-0.

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

1-A

1-B

1-C

1-D

55





A 8,65 0,057 0,055

B 9,00 0,059 0,055

C 7,73 0,051 0,036

D 8,85 0,058 0,054

PROMEDIO 8,56 0,056 0,050

Se presenta un comportamiento similar en todas las repeticiones realizadas, donde después de la

falla se da una caída súbita de esfuerzo hasta llegar a un valor aproximado de 0,015 MPa a partir

del cual la deformación sigue aumentando y el esfuerzo disminuyendo en una tasa menor con

valores casi constantes, se puede atribuir la situación a la presencia de fibras que unen la zona de

falla, permitiéndole al material tener una reacción a la fuerza ejercida; sin embargo la fuerza

máxima resistida es menor, para el caso se tiene un valor promedio de 8,557 N, esto se debe a la

alteración de la matriz caucho-polio, la cual no cuenta con las misma proporción y disminuye sus

enlaces internos.

Las diferencias presentadas entre las repeticiones se deben a la acumulación de fibra en diferentes

sectores, las cuales generan grumos que alteran el área transversal de las probetas y con esto su

resistencia ultima.

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14

ESSF

UER

ZO (

MP

a)

DEFORMACIÓN

2-A

2-B

2-C

2-D

56



Tabla 7-9. Datos obtenidos ensayo tracción 6% fibra de fique; fuente:Propia


A 6,90 0,045 0,071

B 6,82 0,045 0,075

C 7,19 0,047 0,060

D 6,70 0,044 0,058

PROMEDIO 6,90 0,045 0,066

Para la serie T-3 se presenta comportamiento similar que para la serie T-2; sin embargo, se da una

disminución en la fuerza máxima soportada y un aumento en la inclinación, por lo que el material

llega más rápido a la falla, esta sigue siendo súbita y con la zona de esfuerzo con disminución a

una tasa menor después de la falla, reafirmando la fragilidad del material.

Para esta serie el esfuerzo máximo fue de 0,045 MPa en una deformación de 0,066; en la Gráfica

7-14 se observa cierta irregularidad en el comportamiento mecánico a tracción al generarse

pequeños aumentos y caídas en el esfuerzo, los cuales se atribuyen a la fibra de fique que actúa en

respuesta a la fuerza aplicada a la probeta, se puede afirmar que antes de que se genere dicho

aumento la fibra estaba doblada y por ende no generaba resistencia.

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0,035

0,04

0,045

0,05

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

3-A

3-B

3-C

3-D

57


Gráfica 7-15. Comportamiento a tracción 8% fibra de fique; fuente: Propia



A 4,01 0,026 0,062

B 3,33 0,022 0,050

C 3,93 0,026 0,053

D 3,80 0,025 0,057

PROMEDIO 3,77 0,025 0,055

Las gráficas obtenidas para esta cuantía presentan gran discontinuidad en el comportamiento

mecánico a tracción, como se puede observar en la Gráfica 7-15 se generan aumentos y

disminuciones de esfuerzos en diferentes puntos, para el caso más significativos que en la serie T-

3; porque al contener más cantidad de fibra, se tienen mayores respuestas aisladas de cada una de

ellas.

Se puede decir que es un material menos frágil en la medida en que tras romperse la matriz caucho-

poliol se continua la resistencia por la presencia de las fibras, prolongando la separación final de

la zona que falló, sin embargo es la cuantía que menor resistencia presenta debido a que las fibras

generan separación en los enlaces de la matriz.

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

4-A

4-B

4-C

4-D

58

7.3.1.6 Comparación comportamiento mecánico a tracción entre las diferentes cuantías estudiadas

Gráfica 7-16. Comparativa fuerza máxima para las diferentes cuantías de fibra de fique; fuente:

Propia

Gráfica 7-17. Comparativo deformación de falla para las diferentes cuantías de fibra de fique;

fuente: Propia

y = 13,791e-16,8x

R² = 0,9648

0,000

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,000

16,000

18,000

0,00% 1,00% 2,00% 3,00% 4,00% 5,00% 6,00% 7,00% 8,00% 9,00%

FUER

ZA M

AX

IMA

(N

)

CUANTÍA FF

0,040

0,050

0,060

0,070

0,080

0,090

0,100

0,110

0,00% 1,00% 2,00% 3,00% 4,00% 5,00% 6,00% 7,00% 8,00% 9,00%

DEF

OR

MA

CIÓ

N

CUANTÍA FF

59

La Gráfica 7-16 y la Gráfica 7-17 muestran la variación de los parámetros obtenidos de los

ensayos en las diferentes cuantías, en ambos casos se presenta una disminución de los valores, para

la fuerza máxima resistida con un comportamiento de tendencia exponencial, en el cual se pasa de

un valor de 15,492 N para 0% hasta 3,66 N para 8% de fibra de fique; en la deformación presentada

en el momento de la falla se tiene un mínimo valor obtenido de 0,066 para la cuantía de 4% después

del cual se presentan deformaciones mayores pero que siguen siendo menores con respecto a la

muestra sin fibra de fique; por ende se puede afirmar que la resistencia a la tracción es

inversamente proporcional a la cuantía de fibra de fique, ya que se genera una alteración en la

homogeneidad de los componentes, sin embargo genera una zona posterior a la falla, donde se

mantiene un esfuerzo menor relativamente constante atribuido a las fibras que permanecen

uniendo ambas mitades tras la ruptura.

7.3.2 ENSAYO COMPRESIÓN

Para el ensayo a compresión se realizaron las gráficas correspondientes de esfuerzo vs.

Deformación, el área utilizada para el cálculo del esfuerzo fue de 1385.44 mm2 de acuerdo con

las dimensiones de la probeta mostradas en la Figura 6-18.

Teniendo en cuenta que las muestras no alcanzaron la falla, se decidió realizar el análisis

comparativo entre dos diferentes variables, como lo son la deformación máxima alcanzada para la

fuerza aplicada, la cual fue de aproximadamente 1000 N, y el módulo secante, entendido como la

pendiente de la recta comprendida entre el punto inicial y el 50% de deformación, dichas

pendientes se especifican en el Anexo I; a continuación, se presentan los resultados obtenidos.

60

7.3.2.1 0% fibra de fique (serie C-0)

Gráfica 7-18. Comportamiento a compresión (0% fibra de fique); fuente: Propia

Tabla 7-11. Datos obtenidos ensayo Compresión 0% fibra de fique; fuente: Propia

Prueba Deformación máxima Módulo secante (MPa)

A 0,249 2,652

B 0,258 2,448

C 0,254 2,607

D 0,241 2,729

Promedio 0,250 2,609

Las muestras sin fibra de fique presentan una dependencia lineal entre la deformación y el esfuerzo,

manteniendo dicho comportamiento a lo largo de todo el ensayo, las pérdidas de material durante

la aplicación de la carga fueron mínimas y se limitaron a el desprendimiento de material granular

en pequeñas proporciones que no indujeron la falla de la probeta.

Se registra una máxima deformación de 0,250 que indica que al aplicar la fuerza los cilindros

presentaron un desplazamiento de 21 mm, el cual recuperaron al dejar de aplicar la carga, es decir

el comportamiento de la muestra es elástico en la zona evaluada.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

0-A

0-B

0-C

0-D

61





A 0,287 1,979

B 0,266 2,346

C 0,284 1,796

D 0,251 2,220


Con un 2 % de fibra de fique se alcanzan deformaciones superiores comparadas con la serie C-0;

y se obtiene un menor módulo, es decir que la gráfica está menos inclinada, al realizar el ensayo

se observa que la deformación de la probeta se presenta principalmente hacia los extremos de la

misma y no genera perdida de material; la máxima deformación promedio fue de 0,272,

correspondiente a 22 mm de desplazamiento que se recuperó por completo al dejar de aplicar la

carga a la probeta.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

1-A

1-B

1-C

1-D

62





A 0,336 1,275

B 0,315 1,960

C 0,385 1,188

D 0,366 1,342


Para la serie C-2 se observan deformaciones mayores con respecto a la anterior, alcanzando un

valor promedio de 0,351 es decir se deformo casi 30 mm, en este punto es evidente la aparición de

grietas significativas en el área diametral del cilindro, generando deformaciones permanentes ya

que la altura final de la probeta tras acabar el ensayo es menor, sin embargo, no se alcanza la falla

ni se observa desprendimiento de material.

El módulo secante continúa disminuyendo al tener una gráfica menos inclinada, esto se genera

porque se alcanzan valores de deformación mayores a un mismo esfuerzo; además la tendencia

de las gráficas se aleja de la linealidad.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

2-A

2-B

2-C

2-D

63





A 0,431 1,175

B 0,442 0,997

C 0,417 1,064

D 0,432 0,994


Para esta cantidad de fibra de fique (6%), se observa que la gráfica (Gráfica 7-21) presenta una

zona de curvatura un poco más pronunciada que la anterior además de un módulo secante menor

al encontrarse menos inclinada, esta serie tiene el mayor valor promedio de deformación

alcanzando 0,431 siendo deformaciones permanentes, en este ensayo, aunque no se observa

desprendimiento de material si un ensanchamiento hacia el centro de la probeta el cual se traduce

en la disminución de la altura.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

COMPRESIÓN (6%)

3-A

3-B

3-C

3-D

64





A 0,427 0,774

B 0,406 0,856

C 0,378 1,075

D 0,391 0,736


Con el porcentaje máximo de fibra estudiado, es decir 8%, se obtienen graficas de esfuerzo

deformación con tendencia polinómica, es decir la curvatura es mucho más pronunciada y el

módulo de elasticidad menor por tener una pendiente mínima; por el contrario la deformación

obtenida para aproximadamente 1000 N es de 0,4 en promedio, aunque es un valor menor que la

serie anterior representa deformaciones permanentes ya que al realizar el ensayo se generan grietas

diametrales las cuales inician en los lugares donde hay fibras presentes.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

4-A

4-B

4-C

4-D

65

7.3.2.6 Comparación comportamiento mecánico a compresión entre las diferentes cuantías estudiadas

Gráfica 7-23. Comparativo deformación máxima por compresión para las diferentes cuantías

de fibra de fique; fuente: Propia

Gráfica 7-24. Comparativo módulo secante por compresión para las diferentes cuantías de fibra

de fique; fuente: Propia

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1

DEF

OR

MA

CIÓ

N M

AX

IMA

CUANTÍA FF

y = 2,6447e-14,49x

R² = 0,9915

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0,00% 1,00% 2,00% 3,00% 4,00% 5,00% 6,00% 7,00% 8,00% 9,00%

MÓ

DU

LO S

ECA

NTE

(M

Pa)

CUANTIA FF

66

Como se observa en la Gráfica 7-23, se presenta una relación directamente proporcional entre la

deformación y la cuantía de fibra de fique, aumentando de manera más progresiva entre el 2% y

el 6%; esto se debe a la inducción de vacíos que genera la fibra en la probeta, lo que le permite

comprimirse de manera significativa y variar las dimensiones del material en mayor medida, se

debe tener en cuenta que en las cuantías mayores las deformaciones generadas por la fuerzas de

compresión no fueron recuperables y las probetas cambiaros su disposición geométrica.

Por otro lado, en la Gráfica 7-24 se tiene la relación entre el módulo secante y la cuantía de fibra

de fique, encontrando una relación inversa entre ambas variables con tendencia exponecial, es

decir que a mayor cantidad de fibra de fique la inclinación de la gráfica es menor y se infiere que

se llega más rápido a la falla.

7.3.3 ENSAYO FLEXIÓN

Se realizaron las gráficas correspondientes de fuerza vs. deformación, identificando en cada una

de ellas la fuerza máxima necesaria para generar un desplazamiento de 10 mm con la aplicación

de cargas en dos puntos ubicados en los tercios medios de la luz; teniendo en cuenta lo anterior el

módulo de resistencia a flexión se calculó mediante la Ecuación 7-1; teniendo en cuenta las

dimensiones de la probeta mostradas en la Figura 6-21.

𝑀𝑟𝑓 =𝑃𝐿

𝑏𝑑2

Ecuación 7-1.Càlculo módulo de resistencia a la flexión; (Sanches de Guzman, 1996)

Donde:

𝑀𝑟𝑓 = 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎 𝑓𝑙𝑒𝑥𝑖ó𝑛 (𝑀𝑝𝑎)

𝑃 = 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎 𝑎𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎 (𝑁)

𝐿 = 𝑙𝑢𝑧 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑎𝑝𝑜𝑦𝑜𝑠 ( 900 𝑚𝑚 )

𝑏 = 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑏𝑒𝑡𝑎 (1100 𝑚𝑚 )

𝑑 = 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑖𝑔𝑎 (10 𝑚𝑚)

A continuación, se muestran los resultados obtenidos para cada una de las series evaluadas

67

7.3.3.1 0% fibra de fique (serie F-0)

Gráfica 7-25. Comportamiento a Flexión (0% fibra de fique); Fuente: Propia

Tabla 7-16. Datos obtenidos ensayo Flexión 0% fibra de fique; fuente: Propia

Prueba Fuerza máxima (N) Módulo (MPa)

A 5,963 0,049

B 7,412 0,061

C 8,089 0,066

D 4,594 0,038

PROMEDIO 6,514 0,053

La fuerza promedio necesaria para desplazar la probeta 10 mm mediante un esfuerzo flexionante

as de 6,5 N para el material sin fibra de fique; como se observa en la Gráfica 7-25 las fuerzas

aumentan progresivamente con la deformación siendo directamente proporcionales con un

comportamiento cercano al lineal, lo que indica que durante el desarrollo del ensayo cada que se

incrementaba la fuerza aplicada el desplazamiento aumentaba de manera equivalente, es decir en

cada instante se mantiene la relación entre ambas variables.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 2 4 6 8 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

0-A

0-B

0-C

0-D

68


Gráfica 7-26. Comportamiento a Flexión 2% fibra de fique; fuente: Propia


Prueba Fuerza máxima (N) Módulo (MPa)

A 26,177 0,214

B 10,012 0,082

C 39,491 0,323

D 36,377 0,298

PROMEDIO 28,014 0,229

Para la serie F-1 la fuerza máxima aumenta aproximadamente un 70%, es decir se necesita más

fuerza para lograr el desplazamiento de 10 mm, sin embargo, en este caso el comportamiento de

las gráficas no es lineal y se evidencia que para alcanzar los 8 mm de desplazamiento se requieren

fuerzas relativamente mínimas de aproximadamente 7 N, mientras que para lograr los 2 mm

restantes de desplazamiento en el ensayo se implementa una fuerza aproximada de 20 N, lo que

indica un cambio en la respuesta del material en dicho punto.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 2 4 6 8 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

1-A

1-B

1-C

1-D

69




Prueba Fuerza máxima Módulo (MPa)

A 38,411 0,314

B 49,369 0,404

C 45,173 0,370

D 43,726 0,358

PROMEDIO 44,170 0,361

La Gráfica 7-27 muestra un comportamiento similar al obtenido en la serie F-1, donde se necesita

fuerzas relativamente mínimas para llegar a desplazar la muestra 8 mm, que para el caso son en

promedio de 15 N, mientras que para los 2 mm restantes se debió implementar fuerzas de

aproximadamente 29 N, alcanzando la máxima fuerza necesaria de 44,179 N en promedio, es decir

se necesitan mayores fuerzas para lograr los desplazamientos finales.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 2 4 6 8 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

2-A

2-B

2-C

2-D

70




Prueba Fuerza máxima Módulo (Mpa)

A 98,683 0,807

B 95,742 0,783

C 95,872 0,784

D 93,414 0,764

PROMEDIO 95,928 0,785

La fuerza máxima necesaria para desplazar las probetas de la serie F-3 en 10 mm bajo la acción

de un esfuerzo a flexión es en promedio de 95,928 N, esta se desarrolla de manera similar a las

dos series anteriores (F-1 y F-2), ya que la fuerza presenta un aumento mínimo entre el

desplazamiento de 0 mm a 6 mm, pasando de 0 N a 20 N aproximadamente y un salto para llegar

a 10 mm, de casi 75 N; explicando la inclinación inicial de la gráfica la cual es baja casi nula y la

inclinación final que es muy pronunciada.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 2 4 6 8 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

3-A

3-B

3-C

3-D

71




Prueba Fuerza máxima Módulo (MPa)

A 191,520 1,567

B 156,299 1,279

C 171,492 1,403

D 143,100 1,171

PROMEDIO 165,603 1,355

La serie con más contenido de fibra de fique, necesito fuerzas menores para alcanzar un

desplazamiento de 6 mm siendo menor que en las series anteriores, a partir de este punto la fuerza

presenta un aumento progresivo con alta pendiente pasando de aproximadamente 20 N a la fuerza

máxima necesaria para desplazar 10 mm, la cual fue de 165,6 N; es decir se necesitaron 145,6 N

para desplazar los 4 mm finales.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 2 4 6 8 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

4-A

4-B

4-C

4-D

72

7.3.3.6 Comparación comportamiento mecánico a flexión entre las diferentes cuantías estudiadas

Gráfica 7-30. Comparativo módulo por flexión para las diferentes cuantías de fibra de fique;

fuente: Propia

El módulo de resistencia a la flexión es directamente proporcional a la cuantía de fibra de fique

con una tendencia exponencial, como se muestra en la Gráfica 7-30, generando un aumento de

0,053 MPa a 1,355 MPa, es decir que se necita más fuerza para generar el desplazamiento en

aquellas probetas que contienen más cantidad de fibra, esto se atribuye a la disposición de la fibra

a manera de sistema de soporte que le genera una respuesta al material impidiendo su doblamiento

y mejorando el comportamiento a flexión, se puede afirmar que la fibra incide en la reacción del

material al final del ensayo, después de haberse desplazado 8 mm, ya que en este punto se necesita

mayor fuerza para genera el desplazamiento final.

Durante la elaboración de las pruebas se evidencia la aparición de ciertas grietas en las probetas

con poca cantidad de fibra, especialmente en la zona de compresión, mientas que en aquellas que

contienen más fibra no se genera ningún tipo de grieta, como se muestra en la Figura 7-2.

Figura 7-2 grietas en la prueba de flexión; fuente: elaboración propia

y = 0,0733e38,51x

R² = 0,9562

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

0,00% 1,00% 2,00% 3,00% 4,00% 5,00% 6,00% 7,00% 8,00% 9,00%

MÓ

DU

LO (

Mp

a)

CUANTÍA

73

7.3.4 ENSAYO RESISTENCIA AL CORTE

Con los resultados obtenidos en el ensayo de resistencia al corte se realizaron las gráficas

correspondientes de fuerza vs. deformación, teniendo en cuenta que se entiende por falla bien sea

la separación de los bloques laterales o al desplazamiento del bloque central en una longitud de 10

mm con respecto a su posición inicial, con base en lo anterior se calculó el esfuerzo cortante

máximo en el momento de la falla con la Ecuación 7-2, teniendo en cuenta las dimensiones de las

probetas mostradas en la Figura 6-27.

𝜏 =𝑃

2 ∗ 𝐷𝑒 ∗ 𝐵𝑒

Ecuación 7-2. Cálculo esfuerzo de resistencia al corte; (Engineers, 2014)

Donde:

𝑃 = 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎

𝐷𝑒 = 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑏𝑒𝑡𝑎 sin 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑟𝑎𝑛𝑢𝑟𝑎 (24 𝑚𝑚)

𝐵𝑒 = 𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑏𝑒𝑡𝑎 sin 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑟𝑎𝑛𝑢𝑟𝑎 (24 𝑚𝑚)

Los resultados obtenidos se muestran a continuación

74

7.3.4.1 0% fibra de fique (serie CT-0)

Gráfica 7-31. Comportamiento resistencia al corte 0% fibra de fique; fuente: Propia

Tabla 7-21. Datos obtenidos ensayo resistencia al corte 0% fibra de fique; fuente: Propia

Prueba Fuerza Máxima (N) Esfuerzo cortante máximo (MPa)

A 127,36 0,111

B 111,38 0,097

C 128,223 0,111

D 132,354 0,115

Promedio 124,829 0,108

Las probetas que no contenían fibra de fique fallaron súbitamente con una fuerza promedio de

124,83 N, se observa que el desplazamiento máximo fue de aproximadamente 6 mm, después el

de este se separan los bloques de los extremos, es decir la fuerza aplicada induce el corte en el

material, evidenciándose una zona de tendencia lineal al inicio del ensayo la cual tiene una relación

directamente proporcional entre la fuerza aplicada y el desplazamiento generado.

0

20

40

60

80

100

120

140

0 1 2 3 4 5 6 7 8

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

0-A

0-B

0-C

0-D

75





A 57,614 0,050

B 55,046 0,048

C 51,446 0,045

D 48,725 0,042

Promedio 53,208 0,046

Para una cuantía de 2% de fibra de fique se tiene una falla con una fuerza promedio de 53,208 N,

en un desplazamiento que varía entre 5 y 8 mm; como se observa en la Gráfica 7-32 se tienen

desplazamientos progresivos tras la falla es decir se genera un esfuerzo residual atribuido a la

unión de los extremos de la probeta con el centro de la misma por medio de las fibras que

generan una reacción a la fuerza aplicada tras la falla.

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

1-A

1-B

1-C

1-D

76





A 72,749 0,063

B 73,974 0,064

C 69,297 0,060

D 68,082 0,059

Promedio 71,026 0,062

Para la serie CT-2 no se llegó a la falla permitiendo un desplazamiento de 10 mm sin que la probeta

se rompiera, con un comportamiento directamente proporcional entre la fuerza aplicada y el

desplazamiento generado, con tendencia lineal, justificado por la reacción que tiene la fibra de

fique ante la fuerza cortante, la cual impide la separación de los extremos de la probeta, se observa

que si la fuerza se sigue aplicando se induce una compresión a la probeta, la fuerza necesaria para

desplazar el bloque central fue en promedio 71,026 N.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 2 4 6 8 10 12

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

Corte 4%

2-A

2-B

2-C

2-D

77





A 127,32 0,111

B 105,03 0,091

C 122,82 0,107

D 117,28 0,102

Promedio 118,113 0,103

Al tener un 6% de fibra de fique no se rompe la probeta, observando que el bloque central se

desplaza 10 mm con una fuerza promedio de 118,113 N y un módulo de 0,103 Mpa, al igual que

en a la serie CT-2, esto se atribuye a la reacción dela fibra que impide la separación de los bloques,

es decir se tiene una resistencia mayor a la fuerza aplicada por medio de la fibra de fique, la relación

entre fuerza y desplazamiento es directamente proporcional con tendencia lineal, en este caso hay

aumentos y disminuciones de la fuerza más pronunciados teniendo en cuenta que la disposición y

ubicación de las fibras varia.

0

20

40

60

80

100

120

140

0 2 4 6 8 10 12

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

3-A

3-B

3-C

3-D

78





A 175,413 0,152

B 174,159 0,151

C 164,2778 0,143

D 169,3312 0,147

Promedio 170,795 0,148

En la mayor cuantía de fibra de fique evaluada (8%) se tiene un comportamiento directamente

proporcional entre la fuerza aplicada y el desplazamiento generado con tendencia lineal con menos

variaciones, ya que a más cantidad de fique las fibras reaccionan durante todo el ensayo; la fuerza

necesaria para desplazar el bloque central fue de 170,795 N con un módulo de 0,148.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 2 4 6 8 10 12

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

CORTE 8%

4-A

4-B

4-C

4-D

79

7.3.4.6 Comparación resistencia al corte entre las diferentes cuantías estudiadas

Gráfica 7-36. Comparativo esfuerzo cortante máximo para las diferentes cuantías de fibra de

fique; fuente: Propia

El esfuerzo a cortante máximo presenta una disminución entre la cuantía del 0% y 2%; ya que en

se altera la unión y los enlaces entre el neumático pulverizado y el poliol sin generar efectos

favorables, sin embargo, a partir del 4% se aumenta dicho esfuerzo hasta llegar a un valor de 0,148

Mpa, teniendo en cuenta que, aunque se sigue generando dicha afectación, la fibra de fique no

permite la rotura de la probeta, al garantizar que los extremos permanezcan unidos al cubo central.

La fuerza máxima resistida por las probetas es directamente proporcional a la cuantía de fibra de

fique, teniendo en cuenta que esta únicamente presenta falla para cuantías inferiores a 4%,

inicialmente resiste 124 N, fuerza que disminuye a 53 N y posteriormente aumenta hasta 170 N

con cuantía de 8% sin presentarse falla.

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0,00% 1,00% 2,00% 3,00% 4,00% 5,00% 6,00% 7,00% 8,00% 9,00%

ESFU

ERZO

CO

RTA

NTE

MÀ

XIM

O (

Mp

a)

CUANTÍA FF

Comaparativo esfuerzo cortante máximo (Mpa)

80

8 CONCLUSIONES

La fibra de fique presenta una adherencia favorable con la matriz caucho-poliol a partir de

10 mm; longitud establecida como la crítica ya que con esta la fuerza necesaria para

arrancar la fibra es menor a la resistencia máxima de la misma; es decir falla antes de

deslizarse de la matriz. Se establece que se deben utilizar fibras como mínimo de esta

longitud dentro del material para garantizar una afectación en el comportamiento del

mismo.

La fibra de vidrio no presenta adherencia con la matriz caucho-poliol, lo cual se evidencia

al aplicar una fuerza axial a la fibra embebida en el material esta se desliza y no genera

ningún tipo de reacción, una de las razones es que presenta una superficie lisa que no le

permite fijarse a la resina, por esto la fibra de vidrio no se tuvo en cuenta para la realización

de las demás pruebas y aunque tiene mayor resistencia prima la adherencia para la elección

en la elaboración del material.

El comportamiento mecánico a tracción del material se ve afectado de manera negativa con

la adición de fibra de fique, esto puede asociarse a que el fique hace las veces de

contaminante alterando los enlaces que se generan entre el neumático pulverizado y la

resina de poliol, aunque funciona para mantener las mitades de la probeta unidas después

de la falla, al generar un esfuerzo residual, el esfuerzo máximo resistido es inversamente

proporcional a la cuantía de fibra.

Al contener fique, la respuesta del material a compresión se traduce en deformaciones

mayores y acercamientos a la falla considerables. Se observa la aparición de grietas guiadas

por la orientación de las fibras, lo que demuestra un comportamiento desfavorable debido

a la alteración de la continuidad de la matriz caucho-poliol y a su vez teniendo en cuenta

que la fibra genera la aparición de vacíos que aumentan el cambio volumétrico al recibir la

fuerza.

Se obtuvo una respuesta favorable ante la aplicación de fuerza a flexión, al observarse que

las probetas mientras más fibra de fique contenían más fuerza necesitaban para ser

desplazadas en 10 mm; debido a que la fibra hace las veces de soporte y reacciona evitando

desplazamientos mayores y la generación de alteraciones en el material.

Ante la fuerza inducida de corte la fibra de fique evita la rotura del material al comportarse

como enganche entre las secciones que se separan, generando así la necesidad de fuerzas

mayores para que se dé la falla; es decir la relación entre la cuantía y el esfuerzo cortante

máximo es directamente proporcional.

La adición de fibra de fique a la matriz caucho-poliol mejora la respuesta del material a los

efectos mecánicos producidas por cortante y flexión, mientras que para la compresión y la

tracción genera disminución en la respuesta del mismo.

Teniendo en cuenta que es un material con una textura suave, con buena capacidad para

absorber ruidos y vibraciones así como un amortiguamiento considerable; se recomienda

81

su uso en pisos cuyo impacto sea significativo ya que posee la capacidad de absorberlo,

como lo son canchas deportivas, jardines y parques infantiles, industrias, entre otros,

además de ser útil para la elaboración de campos de césped generando mayor seguridad

ante posibles caídas y mayor confort; puede aplicarse también como barrera acústica en

forma de láminas porque permite reducir ruidos; las anteriores aplicaciones se sustentan

con base en las propiedades del caucho, cabe resaltar que las forma de elaboración presenta

una ventaja principal con respecto al termoformado y es la nula necesidad de energía para

realizar el materia ya que se elabora mediante la mezcla de las materias primas

constituyentes, además puede ser aplicado en el sitio o elaborado en placas para ser armado

posteriormente, la cuantía de fibra de fique dependerá del uso que se le dé al material y el

comportamiento bajo el cual se encuentre solicitado.

82

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84

ANEXOS

ANEXO A. ENSAYO DIÀMETRO

85

FIBRA DE FIQUE

RESULTADOS

Fibra de Fique

muestra 1 2 3 4 5 promedio

1 0,16 0,18 0,16 0,17 0,15 0,164

2 0,2 0,22 0,21 0,23 0,23 0,218

3 0,28 0,24 0,27 0,25 0,26 0,260

4 0,21 0,2 0,22 0,22 0,19 0,208

5 0,28 0,26 0,28 0,29 0,26 0,274

6 0,18 0,17 0,19 0,17 0,18 0,178

7 0,36 0,35 0,34 0,32 0,36 0,346

8 0,26 0,29 0,28 0,27 0,29 0,278

9 0,36 0,35 0,36 0,36 0,37 0,360

10 0,17 0,15 0,17 0,17 0,15 0,162

ANALISIS ESTADÌSTICO

OUTLIER

Cuartil 1 0,18

Cuartil 2 0,24

Cuartil 3 0,29

Rango Intercuartil 1 0,06

Menores 0,10

Rango Intercuartil 2 0,05

Mayores 0,37

Análisis estadístico diámetro (FF)

Media (mm) 0,245

Mediana (mm) 0,235

Desviación estándar 0,069

Varianza de la muestra 0,005

Rango (mm) 0,22

Mínimo (mm) 0,15

Máximo (mm) 0,37

Cuenta 50,00

86

REGISTRO FOTOGRÀFICO

FIBRA DE VIDRIO

RESULTADOS

Fibra de Vidrio (mm)

muestra 1 2 3 4 5 promedio

1 0,32 0,33 0,35 0,33 0,34 0,334

2 0,37 0,3 0,34 0,38 0,38 0,354

3 0,37 0,39 0,3 0,35 0,36 0,354

4 0,38 0,36 0,38 0,36 0,37 0,37

5 0,37 0,35 0,38 0,39 0,39 0,376

6 0,36 0,35 0,37 0,36 0,35 0,358

7 0,34 0,37 0,36 0,36 0,34 0,354

8 0,38 0,35 0,37 0,39 0,38 0,374

9 0,38 0,39 0,36 0,36 0,38 0,374

10 0,39 0,34 0,37 0,36 0,38 0,368

ANALISIS ESTADÌSTICO

OUTLIER

Cuartil 1 0,35

Cuartil 2 0,36

Cuartil 3 0,38

Rango intercuartil 0,01

87

OUTLIER

Menores 0,34

Rango intercuartil 2 0,02

Mayores 0,41

Análisis estadístico diámetro (FV)

Media (mm) 0,367

Mediana (mm) 0,370



Rango (mm) 0,050

Mínimo (mm) 0,340

Máximo (mm) 0,390

Cuenta 45,00

REGISTRO FOTOGRÀFICO

88

ANEXO B. ENSAYO DENSIDAD

89

FIBRA DE FIQUE

RESULTADOS

Muestra Mx (g) Mz (g) Va (cm3) Vf (cm3) Mf(g) (g/cm3)

1 34,719 83,881 49,162 0,838 0,819 0,977

2 34,856 83,565 48,709 1,291 0,956 0,741

3 35,066 83,166 48,100 1,900 1,166 0,614

4 34,978 83,618 48,640 1,360 1,078 0,793

5 35,245 83,483 48,238 1,762 1,345 0,763

6 34,968 83,678 48,710 1,290 1,068 0,828

7 34,873 83,690 48,817 1,183 0,973 0,822

8 34,624 83,780 49,156 0,844 0,724 0,858

9 35,117 83,815 48,698 1,302 1,217 0,935

10 35,238 83,509 48,271 1,729 1,338 0,774

Mp 33,900 Vp 50,000

Donde:

𝑀𝑥 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑐𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑦 𝑙𝑎 𝑓𝑖𝑏𝑟𝑎

𝑀𝑧

= 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑐𝑛ò𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜, 𝑙𝑎 𝑓𝑖𝑏𝑟𝑎 𝑦 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎

𝑉𝑎 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎

𝑉𝑓 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑖𝑏𝑟𝑎

𝑀𝑓 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑖𝑏𝑟𝑎

𝜌 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑖𝑏𝑟𝑎

𝑀𝑃 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑐𝑛ò𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜

𝑉𝑝 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑐𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜

ANALISIS ESTADÍSTICO

OUTLIER

Cuartil 1 0,766

Cuartil 2 0,808

Cuartil 3 0,850


Menores 0,704


Mayores 0,915

Análisis estadístico densidad (FF)

Media (g/cm3) 0,797

Mediana (g/cm3) 0,793



90

Análisis estadístico densidad (FF)

Rango (g/cm3) 0,117

Mínimo (g/cm3) 0,741

Máximo (g/cm3) 0,858

Cuenta 7,000

FIBRA DE VIDRIO

RESULTADOS

t Mx (g) Mz (g) Va (cm3) Vf (cm3) Mf(g) (g/cm3)

1 34,597 82,981 48,384 1,616 0,697 0,431

2 34,772 82,965 48,193 1,807 0,872 0,483

3 34,257 82,868 48,611 1,389 0,357 0,257

4 34,506 83,304 48,798 1,202 0,606 0,504

5 34,264 83,360 49,096 0,904 0,364 0,403

6 34,467 83,235 48,768 1,232 0,567 0,460

7 34,554 83,544 48,990 1,010 0,654 0,648

8 34,684 83,456 48,772 1,228 0,784 0,638

9 34,814 83,581 48,767 1,233 0,914 0,741

10 34,915 83,446 48,531 1,469 1,015 0,691

Mp 33,711 Vp 50,000

Donde:

𝑀𝑥 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑐𝑛ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑦 𝑙𝑎 𝑓𝑖𝑏𝑟𝑎

𝑀𝑧

= 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑐𝑛ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜, 𝑙𝑎 𝑓𝑖𝑏𝑟𝑎 𝑦 𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎

𝑉𝑎 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎

𝑉𝑓 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑖𝑏𝑟𝑎

𝑀𝑓 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑖𝑏𝑟𝑎

𝜌 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑖𝑏𝑟𝑎 (1 𝑔 𝑐𝑚3⁄ )

𝑀𝑃 = 𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑐𝑛𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜

𝑉𝑝 = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑐𝑛ó𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 (50 𝑐𝑚3)


OUTLIER

Cuartil 1 0,437

Cuartil 2 0,482

Cuartil 3 0,645


Menores 0,370


Mayores 0,890

91

Análisis estadístico densidad (FV)

Media (g/cm3) 0,552

Mediana (g/cm3) 0,504



Rango (g/cm3) 0,339

Mínimo (g/cm3) 0,403

Máximo (g/cm3) 0,741

Cuenta (g/cm3) 9,000

REGISTRO FOTOGRÁFICO

Muestras fibra de fique

Muestras fibra de vidrio

Fibra sumergida en picnómetro

Medición masa Mz

92

ANEXO C. ESAYO HUMEDAD

93

FIBRA DE FIQUE

RESULTADOS

Muestra M0 (g) Mf (g) H (%)

1 0,940 0,842 10,426

2 0,950 0,859 9,579

3 1,292 1,123 13,080

4 1,068 0,919 13,951

5 1,350 1,194 11,556

6 1,126 0,976 13,321

7 0,981 0,859 12,436

8 0,705 0,638 9,504

9 1,126 0,992 11,901

10 1,236 1,091 11,731


OUTLIER

Cuartil 1 10,708

Cuartil 2 11,816

Cuartil 3 12,919


Menores 9,046


Mayores 14,575

Análisis estadístico humedad (FF)

Media (%) 11,749

Mediana (%) 11,816



Rango (%) 4,448

Mínimo (%) 9,504

Máximo (%) 13,951

Cuenta 10,000

94

FIBRA DE VIDRIO

RESULTADOS

Muestra M0 (g) Mf (g) H (%)

1 0,859 0,805 6,286

2 0,705 0,675 4,255

3 0,730 0,687 5,890

4 0,665 0,634 4,662

5 0,713 0,671 5,891

6 0,597 0,559 6,365

7 0,741 0,692 6,613

8 1,050 0,988 5,905

9 0,998 0,963 3,507

10 0,935 0,877 6,203


OUTLIER

Cuartil 1 4,969

Cuartil 2 5,898

Cuartil 3 6,266


Menores 3,576


Mayores 6,817

Análisis estadístico humedad (FV)

Media (%) 5,786

Mediana (%) 5,898



Rango (%) 3,106

Mínimo (%) 3,507

Máximo (%) 6,613

Cuenta 10,000

95


Muestras fibra de fique

Muestras fibra de vidrio

Muestras en el horno

96

ANEXO D. ENSAYO ABSORCION

97

FIBRA DE FIQUE

RESULTADOS

Muestra M0 (g) Mf (g) Abs (%)

1 0,464 0,163 64,871

2 0,320 0,085 73,438

3 0,334 0,125 62,575

4 0,495 0,191 61,414

5 0,676 0,211 68,787

6 0,463 0,197 57,451

7 0,338 0,108 68,047

8 0,722 0,157 78,255

9 0,554 0,150 72,924

10 0,665 0,194 70,827


OUTLIER

Cuartil 1 63,149

Cuartil 2 68,417

Cuartil 3 72,400


Menores 55,246


Mayores 78,374

Análisis estadístico absorción (FF)

Media (%) 67,859

Mediana (%) 68,417



Rango (%) 20,803

Mínimo (%) 57,451

Máximo (%) 78,255

Cuenta 10,000

98

FIBRA DE VIDRIO

RESULTADOS

Muestra M0 (g) Mf (g) Abs (%)

1 0,186 0,136 26,882

2 0,131 0,106 19,084

3 0,149 0,118 20,805

4 0,158 0,114 27,848

5 0,211 0,164 22,275

6 0,195 0,159 18,462

7 0,198 0,148 25,253

8 0,182 0,155 14,835

9 0,265 0,164 38,113

10 0,656 0,548 16,463


OUTLIER

Cuartil 1 18,617

Cuartil 2 21,540

Cuartil 3 26,474


Menores 14,233


Mayores 33,876

Análisis estadístico absorción (FV)

Media (%) 21,323

Mediana (%) 21,540



Rango (%) 23,278

Mínimo (%) 14,835

Máximo (%) 38,113

Cuenta 10,000

99


Muestras fibra de fique (24 horas de inmersión

en agua)

Muestras fibra de vidrio (24 horas de

inmersión en agua)

Muestras en el horno

100

ANEXO E. ENSAYO TRACCION

FIBRAS

101

FIBRA DE FIQUE

RESULTADOS

Muestra Carga Máxima (N) Muestra Carga Máxima (N)

F1 14,384 F21 14,849

F2 17,866 F22 16,154

F3 19,279 F23 16,525

F4 13,694 F24 15,216

F5 11,894 F25 17,118

F6 19,581 F26 19,057

F7 19,473 F27 15,494

F8 13,669 F28 16,860

F9 18,241 F29 19,265

F10 12,482 F30 13,186

F11 20,021 F31 14,408

F12 15,096 F32 21,079

F13 12,632 F33 18,321

F14 14,208 F34 19,013

F15 18,787 F35 14,296

F16 18,741 F36 18,952

F17 18,517 F37 16,123

F18 14,222 F38 17,558

F19 14,727 F39 13,950

F20 16,326 F40 17,013 F41 16,746


OUTLIER

Cuartil 1 14,384

Cuartil 2 16,525

Cuartil 3 18,741


Menores 11,172


Mayores 22,063

102

Análisis estadístico ensayo de tracción (FF)

Media (N) 16,464

Mediana (N) 16,525



Rango (N) 9,186

Mínimo (N) 11,894

Máximo (N) 21,079

Cuenta 41,000

FIBRA DE VIDRIO

RESULTADOS

Muestra Carga Máxima (N)

V1 23,639

V2 20,725

V3 27,270

V4 23,440

V5 23,962

V6 20,128

V7 16,305

V8 23,794

V9 16,727

V10 19,175


OUTLIER

Cuartil 1 19,413

Cuartil 2 22,083

Cuartil 3 23,755


Menores 15,408


Mayores 26,264

Análisis estadístico ensayo de tracción (FV)

Media (N) 20,877

Mediana (N) 20,725

103

Análisis estadístico ensayo de tracción (FV)



Rango (N) 7,656

Mínimo (N) 16,305

Máximo (N) 23,962

Cuenta 9,000


Montaje Fibra de Fique

Montaje fibra de vidrio

Falla Fibra de Fique

Falla Fibra de Vidrio

104

ANEXO F. DETERMINACIÓN

RANGO LUNGITUD

105

Constantes de los resortes

Cálculo K

# prueba Masa (g) Fuerza (N) Desplazamiento (cm) Desplazamiento (m)

R-1 R-2 R-3 R-4 R-1 R-2 R-3 R-4

1 265,329 2,65329 0,5 0,5 0,6 0,7 0,005 0,005 0,006 0,007

2 500 5 2 2,5 2,4 2,6 0,02 0,025 0,024 0,026

3 765,329 7,65329 4 4,5 4,3 4,5 0,04 0,045 0,043 0,045

4 1020,522 10,20522 6 6 6,2 5,2 0,06 0,06 0,062 0,052

5 1120,39 11,2039 6,5 6,7 6,8 6 0,065 0,067 0,068 0,06

6 1220,178 12,20178 7 7,5 7,3 6,5 0,07 0,075 0,073 0,065

7 1323,132 13,23132 7,7 8,3 8,3 7,3 0,077 0,083 0,083 0,073

8 1426,615 14,26615 8,5 9 9 8 0,085 0,09 0,09 0,08

9 1475,487 14,75487 9 9,5 9,5 8,4 0,09 0,095 0,095 0,084

10 1524,409 15,24409 9,5 9,8 9,8 8,8 0,095 0,098 0,098 0,088

Constante resorte 1

y = 142,02x + 2,0206R² = 0,9977

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1

Cra

ga (

N)

Desplazamiento (m)

RRESORTE 1

106

Constante resorte 2

Constante resorte 3

y = 138,09x + 1,7622R² = 0,9983

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

Cag

a (N

)

Desplazamiento (m)

RESORTE 2

y = 138,15x + 1,772R² = 0,9989

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

Car

ga (

N)

Desplazamiento (m)

RESORTE 3

107

Constante resorte 4

Cálculo fuerza máxima

Las siguientes tablas muestran el cálculo de la fuerza resistida por las probetas, para cada longitud

embebida, este se realizó con base en el desplazamiento medido en el deformímetro del montaje

cada vez que se agregaba masa al sistema; multiplicando dicho desplazamiento por la constante

de cada resorte y obteniendo la fuerza resistida por cada uno, finalmente la suma de los cuatro da

como resultado la fuerza final para cada serie de masa agregada y la fuerza total resistida por la

probeta será la suma de las cuatro series de masas.

Le = 5 mm

desplazamiento (mm) resorte 1 resorte 2 resorte 3 resorte 4 fuerza (N)

0,030 0,004 0,004 0,004 0,005 0,017

0,370 0,053 0,051 0,051 0,060 0,215

0,770 0,109 0,106 0,106 0,125 0,448

4,840 0,687 0,668 0,669 0,789 2,813 total (N) 3,493

y = 162,95x + 1,1905R² = 0,9898

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1

Car

ga (

N)

Desplazamiento (N)

RESORTE 4

108

Le = 10 mm


1,110 0,158 0,153 0,153 0,181 0,645

1,910 0,271 0,264 0,264 0,311 1,110

6,870 0,976 0,949 0,949 1,119 3,993

7,030 0,998 0,971 0,971 1,146 4,086 total (N) 9,834

Le = 15 mm


0,450 0,064 0,062 0,062 0,073 0,262

1,170 0,166 0,162 0,162 0,191 0,680

2,980 0,423 0,412 0,412 0,486 1,732

6,600 0,937 0,911 0,912 1,075 3,836 total (N) 6,510

Le = 20 mm


0,590 0,084 0,081 0,082 0,096 0,343

1,370 0,195 0,189 0,189 0,223 0,796

3,490 0,496 0,482 0,482 0,569 2,028

6,620 0,940 0,914 0,915 1,079 3,848 total (N) 7,015


Cálculo constante de los

resortes

Detalle Montaje

Montaje con masas

109

ANEXO G. ENSAYO PULL-OUT

110

LONGITUD EMBEBIDA 4 mm

Le = 4 mm


1A 0,808

1B 9,257

1C 5,523

1D 0,915

1E 1,297

1F 4,038

1G 8,847

1H 3,204

1I 5,993

1J 6,085

1K 1,639

1L 2,702

1M 7,065

OUTLIER

Cuartil 1 1,639

Cuartil 2 4,038

Cuartil 3 6,085


Menores -1,960


Mayores 9,155

Probeta

Montaje

Falla

Análisis estadístico PULL-OUT (4mm)

Media (N) 4,413

Mediana (N) 4,038



Rango (N) 8,449

Mínimo (N) 0,807

Máximo (N) 9,257

Cuenta 13,000

111


Le = 6 mm


2A 19,062

2B 12,564

2C 5,988

2D 22,090

2E 13,309

2F 13,376

2G 19,476

2H 12,015

2I 10,148

2J 20,396

2K 13,630

2L 16,858

2M 17,300

2N 13,682

OUTLIER

Cuartil 1 12,751

Cuartil 2 13,656

Cuartil 3 18,621


Menores 11,393


Mayores 26,070

Probeta

Montaje

Falla

Análisis estadístico PULL-OUT (6mm)

Media (N) 14,992

Mediana (N) 13,656



Rango (N) 16,102

Mínimo (N) 5,988

Máximo (N) 22,090

Cuenta 14,000

112


Le = 8 mm


3A 15,532

3B 13,727

3C 14,396

3D 14,033

3E 26,979

3F 16,046

3G 26,606

3H 14,648

3I 19,553

3J 19,047

3K 18,077

3L 17,503

3M 17,177

3N 19,961

3O 19,526

Probeta

Montaje

Falla

OUTLIER

Cuartil 1 15,090

Cuartil 2 17,503

Cuartil 3 19,540


Menores 11,470


Mayores 22,595

Análisis estadístico PULL-OUT (8 mm)

Media (N) 18,187

Mediana (N) 17,503



Rango (N) 13,252

Mínimo (N) 13,727

Máximo (N) 26,979

Cuenta 15,000

113


Le = 10 mm

Muestra Carga Máxima

(N)

4A 20,675

4B 22,658

4C 21,286

4D 20,163

4E 22,298

4F 21,587

4G 20,530

4H 14,035

4I 13,162

4J 14,914

4K 12,948

4L 16,223

4M 18,216

4N 17,411

4O 16,324

Probeta

Montaje

Falla


Media (N) 18,162

Mediana (N) 18,216



Rango (N) 9,710

Mínimo (N) 12,948

Máximo (N) 22,658

Cuenta 15,000

OUTLIER

Cuartil 1 15,568

Cuartil 2 18,216

Cuartil 3 20,981


Menores 11,596


Mayores 25,127

114


Le = 12 mm


5A 18,642

5B 16,892

5C 22,343

5D 19,414

5E 19,828

5F 15,826

5G 17,921

5H 19,632

5I 16,641

5J 17,989

5K 19,070

5L 16,535

5M 17,584

5N 15,766

5O 17,138

OUTLIER

Cuartil 1 16,766

Cuartil 2 17,921

Cuartil 3 19,242


Menores 15,035


Mayores 21,223


Media (N) 18,081

Mediana (N) 17,921



Rango (N) 6,577

Mínimo (N) 15,766

Máximo (N) 22,343

Cuenta 15,000

115

ANEXO H. ENSAYO TRACCION

116

SERIE T-0 (0% FF)

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

T-0-A

117

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

T-0-B

118

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1

ESFU

ERZO

(M

pa)

DEFORMACIÓN

T-0-C

119

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

ESFU

ERZO

(M

pa)

DEFORMACIÓN

T-0-D

120

SERIE T-1 (2% FF)

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,1

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

T-1-A

121

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

T-1-B

122

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

T-1-C

123

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,1

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

T-1-D

124

SERIE T-2 (4% FF)

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

ESSF

UER

ZO (

MP

a)

DEFORMACIÓN

T-2-A

125

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

T-2-B

126

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

T-2-C

127

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

T-2-D

128

SERIE T-3 (6% FF)

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0,035

0,04

0,045

0,05

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

T-3-A

129

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0,035

0,04

0,045

0,05

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

T-3-B

130

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0,035

0,04

0,045

0,05

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

T-3-C

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0,035

0,04

0,045

0,05

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

T-3-D

131

SERIE T-4 (8% FF)

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

T-4-D

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

T-4-B

132

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

T-4-C

0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

T-3-D

133

ANEXO I. ENSAYO COMPRESIÓN

134

SERIE C-0 (0% FF)

MONTAJE

FALLA PROBETA

y = 2,6519x - 0,0006

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

C-0-A

135

MONTAJE

FALLA PROBETA

y = 2,4484x - 0,0003

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

C-0-B

136

MONTAJE

FALLA PROBETA

y = 2,6075x - 0,0004

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

C-0-C

137

MONTAJE

FALLA PROBETA

y = 2,7289x - 0,0003

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

C-0-D

138

SERIE C-1 (2% FF)

MONTAJE

FALLA PROBETA

y = 1,9799x - 4E-05

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACION

C-1-A

139

MONTAJE

FALLA PROBETA

y = 2,3465x - 0,0024

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

C-1-B

140

MONTAJE

FALLA PROBETA

y = 1,7957x - 0,0003

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACION

C-1-C

141

MONTAJE

FALLA PROBETA

y = 2,2203x + 4E-05

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACION

C-1-D

142

SERIE C-2 (4% FF)

MONTAJE

FALLA PROBETA

y = 1,2751x - 0,0019

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

C-2-A

143

MONTAJE

FALLA PROBETA

y = 1,9602x - 0,0001

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

C-2-B

144

MONTAJE

FALLA PROBETA

1

y = 1,188x - 4E-05

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

C-2-C

145

MONTAJE

FALLA PROBETA

y = 1,3423x - 0,0012

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

C-2-D

146

SERIE C-3 (6% FF)

MONTAJE

FALLA PROBETA

y = 1,1753x - 0,0003

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

C-3-A

147

MONTAJE

FALLA PROBETA

y = 0,9973x - 0,0007

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

C-3-B

148

MONTAJE

FALLA PROBETA

y = 1,0636x - 0,0001

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

C-3-C

149

MONTAJE

FALLA PROBETA

y = 0,9944x - 0,0013

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

C-3-D

150

SERIE C-4 (8% FF)

MONTAJE

FALLA PROBETA

y = 0,7742x + 0,0003

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

C-4-A

151

MONTAJE

FALLA PROBETA

y = 0,856x - 0,0003

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACION

C-4-B

152

MONTAJE

FALLA PROBETA

y = 1,0746x - 0,0005

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACIÓN

C-4-C

153

MONTAJE

FALLA PROBETA

y = 0,7361x - 0,0003

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45

ESFU

ERZO

(M

Pa)

DEFORMACION

C-4-D

154

ANEXO J. ENSAYO FLEXIÓN

155

SERIE F-0 (0% FF)

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

1

2

3

4

5

6

7

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

F-0-A

156

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

0-B

157

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

F-0-C

158

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

F-0-D

159

SERIE F-1 (2% FF)

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

5

10

15

20

25

30

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

fUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

F-1-A

160

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

F-1-B

161

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

F-1-C

162

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

F-1-D

163

SERIE F-2 (4% FF)

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

F-2-A

164

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

F-2-B

165

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZIENTEO (mm)

F-2-C

166

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

F-2-D

167

SERIE F-3 (6% FF)

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

F-3-A

168

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

F-3-B

169

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

F-3-C

170

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

F-3-D

171

SERIE F-4 (8% FF)

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

F-4-A

172

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

F-4-B

173

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

F-4-C

174

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

F-4-D

175

ANEXO K. ENSAYO RESISTENCIA

AL CORTE

176

SERIE CT-0 (0% FF)

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

20

40

60

80

100

120

140

0 1 2 3 4 5 6 7 8

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO

CT-0-A

177

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

20

40

60

80

100

120

0 1 2 3 4 5 6 7 8

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

CT-0-B

178

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

20

40

60

80

100

120

140

0 1 2 3 4 5 6 7 8

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

CT-0-C

179

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

20

40

60

80

100

120

140

0 1 2 3 4 5 6 7 8

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

CT-0-D

180

SERIE CT-1 (2% FF)

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

CT-1-A

181

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

FUER

ZA (

N)

DESPAZAMIENTO

CT-1-B

182

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

CT-1-C

183

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

CT-1-D

184

SERIE CT-2 (4% FF)

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 2 4 6 8 10 12

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

CT-2-A

185

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 2 4 6 8 10 12

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

CT-2-B

186

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 2 4 6 8 10 12

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

CT-2-C

187

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 2 4 6 8 10 12

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

CT-2-D

188

SERIE CT-3 (6% FF)

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

20

40

60

80

100

120

140

0 2 4 6 8 10 12

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

CT-3-A

189

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

20

40

60

80

100

120

0 2 4 6 8 10 12

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO(mm)

CT-3-B

190

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

20

40

60

80

100

120

140

0 2 4 6 8 10 12

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

CT-3-C

191

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

20

40

60

80

100

120

0 2 4 6 8 10 12

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

CT-3-D

192

SERIE CT-4 (8% FF)

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 2 4 6 8 10 12

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

CT-4-A

193

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 2 4 6 8 10 12

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

CT-4-B

194

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 2 4 6 8 10 12

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

CT-4-C

195

MONTAJE

FALLA PROBETA

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 2 4 6 8 10 12

FUER

ZA (

N)

DESPLAZAMIENTO (mm)

CT-4-D

evaluación del uso de fibras cortas como refuerzo a una

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