Caracterización mecánica a tracción y fisicoquímica de hilos de fibra de fique y piña, en el marco del proyecto VIE-UIS 3954
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Date
2025-05-21
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Publisher
Universidad Industrial de Santander
Abstract
El uso de materiales renovables y biodegradables ha revolucionado y ha sido un factor importante en la construcción. Es por esto por lo que las fibras naturales, como las de fique y piña, han sido protagonistas mostrando propiedades mecánicas y físico químicas significativas en compuestos con otros materiales y en tratamientos específicos. Esta investigación tiene como objetivo identificar estas propiedades de los hilos de fibra de fique crudo, mediante ensayos experimentales tales como, ensayos a tracción, espectroscopia infrarroja, microscopia electrónica de barrido y análisis termogravimétrico. El estudio abarcó diversas etapas, desde la preparación de los especímenes, gestión de ensayos de laboratorio y hasta la realización de ensayos bajo tres tasas de deformación: una cuasi estática (6.7x10-5 s-1) para simular deformaciones lentas y controladas, una tasa intermedia (1.0x10-3 s-1) representativa de impactos vehiculares, y una tasa alta (1.0x10-2 s-1) asociada a efectos de terremotos o colisiones. Los resultados mostraron que el esfuerzo último osciló entre 96.5 MPa y 329.9 MPa, mientras que la deformación unitaria última osciló entre 2.22% y 5.22%. Los módulos de elasticidad estuvieron en un rango de 3.01 GPa a 10.31 GPa. El análisis mostró que, bajo tasas de deformación intermedias, los hilos de fique alcanzan propiedades mecánicas superiores, pero con datos muy impredecibles. En tasas altas se observa un rendimiento óptimo en sus propiedades mecánicas; sin embargo, el módulo de elasticidad no experimentó incrementos significativos, lo que sugiere que una mayor velocidad de deformación no necesariamente aumenta la rigidez del material. Por otro lado, las tasas bajas no generaron avances notables, lo que indica que en condiciones de carga lenta ofrece una respuesta a la resistencia menor. En las micrografías SEM tomadas, se pudo observar una mejoría en los planos de falla de las fibras tratadas, en cuanto a la superficie de estas, se logró notar una superficie más limpia y libre de impurezas. En los ensayos de espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) realizado a la fibra de piña natural, se identificaron los grupos funcionales, confirmando la presencia de celulosa, hemicelulosa y lignina, compuestos característicos de este tipo de fibra. En el análisis termogravimétrico se evidenció mayor estabilidad térmica en los materiales tratados, teniendo un material más puro y cristalino. Estos hallazgos son clave para impulsar el desarrollo de materiales compuestos sostenibles destinados a aplicaciones en la construcción.
Description
Keywords
Fibras Naturales, Tasa de deformación, Fique, Piña, Propiedades mecánicas, Micrografias, Termogavimetría, FTIR