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Caracterización mecánica a tracción de los hilos de fibra de fique mercerizados con L=250 mm bajo diferentes tasas de deformación en el marco del proyecto VIE-UIS 3954

Abstract

La construcción sostenible ha evolucionado hacia la incorporación de materiales renovables y biodegradables. La fibra de fique se ha destacado en este contexto, mostrando mejoras considerables en sus propiedades mecánicas al ser combinada con otros materiales y sometida a tratamientos específicos. Investigaciones recientes han enfatizado la importancia de comprender cómo diferentes tasas de deformación afectan las propiedades mecánicas de las fibras naturales, incluyendo la fibra de fique. Este estudio tiene como objetivo evaluar el impacto de la tasa de deformación en las propiedades mecánicas de los hilos de fibra de fique tratados mediante mercerización, a través de ensayos a tracción. Para ello, se realizaron diversas actividades, desde la preparación de los especímenes de hilos de fique, la mercerización de los mismos, hasta la ejecución de los ensayos a diversas tasas de deformación: una cuasi estática (6.7x10^-5) s^-1) para simular una deformación lenta y controlada, una tasa intermedia (1.0x10^-3 s^-1) simulando impactos vehiculares y una tasa alta (1.0x10^-2) s^-1) que representa efectos generados por terremotos o colisiones. La ejecución de los ensayos a tracción se llevó a cabo siguiendo el protocolo descrito en la norma ASTM C1557-20. Los resultados mostraron que el esfuerzo último varió entre 90.5 MPa y 319.8 MPa, con una deformación última entre 3.01% y el 5.20%. Los módulos de elasticidad oscilaron entre 2.75 GPa y 7.59 GPa, y la energía de deformación estuvo en un rango de 1.86 MPa y 7.94 MPa. El análisis reveló que, bajo tasas de deformación intermedias, los hilos de fique mercerizados presentan una respuesta óptima con relación a sus propiedades mecánicas. A tasas de deformación altas, se evidenciaron mejoras en las propiedades mecánicas; sin embargo, el módulo de elasticidad no presentó aumentos significativos, lo que indica que una mayor velocidad de deformación no incrementa necesariamente la rigidez del material. Por otro lado, las tasas bajas no generaron avances importantes y mostraron mayor dispersión en los resultados. Estos hallazgos son fundamentales para avanzar en el desarrollo de materiales compuestos sostenibles para aplicaciones en la construcción.