Caracterización mecánica a tracción de los hilos de fibra de fique con longitud L=50 mm bajo diferentes tasas de deformación en el marco del proyecto VIE-UIS 3954

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dc.contributor.advisorCruz Hernández, Ricardo Alfredo
dc.contributor.advisorBenjumea Royero, José Miguel
dc.contributor.advisorDíaz Ramírez, Germán Adolfo
dc.contributor.authorRico Meza, Maria Elvira
dc.contributor.evaluatorZapata Orduz, Luis Eduardo
dc.contributor.evaluatorChio Cho, Gustavo
dc.date.accessioned2025-03-03T13:15:01Z
dc.date.available2025-03-03T13:15:01Z
dc.date.created2025-02-26
dc.date.issued2025-02-26
dc.description.abstractEn el contexto de la sostenibilidad, la industria de la construcción enfrenta el desafío de desarrollar materiales que combinen propiedades mecánicas óptimas y funcionalidad. Bajo esta perspectiva, la fibra de fique se posiciona como un material orgánico renovable con alto potencial estructural. Este estudio analizó dicho potencial, enfocándose en su comportamiento mecánico y químico mediante ensayos de tracción a diferentes velocidades de deformación y espectroscopia infrarroja FTIR-ATR-MIR, evaluando cómo las fuerzas externas y los tratamientos químicos influyen en sus propiedades. Inicialmente se realizaron los ensayos de tracción en hilos de 50 mm de longitud a tres velocidades de deformación: alta (30 mm/min), media (3 mm/min) y baja (0.2 mm/min), empleando la máquina MTS Bionix y un deformímetro de contacto para registrar la deformación. Los resultados mostraron que, al disminuir la velocidad, el esfuerzo máximo disminuyó (256.6-220.2 MPa), acompañado de una reducción en la deformación unitaria última de 6.3-4.4 %. El módulo de elasticidad se mantuvo relativamente estable con la variación la velocidad, pero no con el método de medición empleado (4.7-5.1 GPa para la MTS Bionix y de 5.89-6.55 GPa para el deformímetro). Las mediciones con el deformímetro mostraron un mejor ajuste de datos y precisión gracias a su contacto directo con los hilos de fique. El análisis químico mediante espectroscopía FTIR-ATR-MIR permitió identificar los grupos funcionales clave de los componentes principales del fique (celulosa, hemicelulosa y lignina) y evaluar el impacto de los tratamientos químicos, se ensayaron tres muestras: fique natural, fique mercerizado con hidróxido de sodio (NaOH) y fique mercerizado y recubierto con óxido de grafeno. El recubrimiento con óxido de grafeno mejoró significativamente las propiedades del fique, protegiendo los grupos funcionales frente a agentes externos y potenciando la presencia de los componentes. En contraste, el tratamiento con NaOH degradó parcialmente la celulosa y la lignina, afectando su visibilidad en el ensayo. El fique natural mostró una baja presencia de estos componentes, lo que subraya la necesidad de un manejo adecuado para preservar sus propiedades en estado natural.
dc.description.abstractenglishIn the context of sustainability, the construction industry faces the challenge of developing materials that combine optimal mechanical properties and functionality. In this perspective, fique fiber is positioned as a renewable organic material with high structural potential. This study analyzed this potential, focusing on its mechanical and chemical behavior by means of tensile tests at different strain rates and FTIR-ATR-MIR infrared spectroscopy, evaluating how external forces and chemical treatments influence its properties. Initially, tensile tests were performed on 50 mm long yarns at three strain rates: high (30 mm/min), medium (3 mm/min) and low (0.2 mm/min), using the MTS Bionix machine and a contact deformation meter to record the strain. The results showed that, as the speed decreased, the maximum stress decreased (256.6-220.2 MPa), accompanied by a reduction in the ultimate unit strain of 6.3-4.4 %. The modulus of elasticity remained relatively stable with varying speed, but not with the measurement method employed (4.7-5.1 GPa for the Bionix MTS and 5.89-6.55 GPa for the deformimeter). Measurements with the deformimeter showed a better data fit and accuracy due to its direct contact with the fique yarns. Chemical analysis by FTIR-ATR-MIR spectroscopy identified the key functional groups of the main components of fique (cellulose, hemicellulose and lignin) and evaluated the impact of chemical treatments. Three samples were tested: natural fique, fique mercerized with sodium hydroxide (NaOH) and fique mercerized and coated with graphene oxide. The coating with graphene oxide significantly improved the properties of the fique, protecting the functional groups against external agents and enhancing the presence of the components. In contrast, treatment with NaOH partially degraded cellulose and lignin, affecting their visibility in the test. Natural fique showed a low presence of these components, which underscores the need for proper handling to preserve its properties in its natural state.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero Civil
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/45173
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.programIngeniería Civil
dc.publisher.schoolEscuela de Ingenieria Civil
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectSostenibilidad
dc.subjectPropiedades mecánicas
dc.subjectHilos
dc.subjectFique natural
dc.subjectHidróxido de sodio
dc.subjectÓxido de grafeno
dc.subjectEspectroscopia infrarroja
dc.subjectGrupos funcionales
dc.subjectVelocidad de deformación
dc.subject.keywordSustainability
dc.subject.keywordMechanical properties
dc.subject.keywordFibers
dc.subject.keywordNatural fique
dc.subject.keywordSodium hydroxide
dc.subject.keywordGraphene oxide
dc.subject.keywordInfrared spectroscopy
dc.subject.keywordFunctional groups
dc.subject.keywordStrain rate
dc.titleCaracterización mecánica a tracción de los hilos de fibra de fique con longitud L=50 mm bajo diferentes tasas de deformación en el marco del proyecto VIE-UIS 3954
dc.title.englishMechanical tensile characterization of fique fiber threads with a length L=50 mm under different deformation rates within the framework of the VIE-UIS 3954 project
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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