Caracterización mecánica a tracción y fisicoquímica de hilos de fibra de fique y piña, en el marco del proyecto VIE-UIS 3954

Giraldo Ramos, Kevin Andrés; Becerra Gomez, Wilmar Andres

Caracterización mecánica a tracción y fisicoquímica de hilos de fibra de fique y piña, en el marco del proyecto VIE-UIS 3954

dc.contributor.advisor	Benjumea Royero, Jose Miguel
dc.contributor.advisor	Diaz Ramirez, German Adolfo
dc.contributor.advisor	Cruz Hernandez, Ricardo Alfredo
dc.contributor.author	Giraldo Ramos, Kevin Andrés
dc.contributor.author	Becerra Gomez, Wilmar Andres
dc.contributor.evaluator	Zapata Orduz, Luis Eduardo
dc.contributor.evaluator	Viviescas Jaimes, Alvaro
dc.date.accessioned	2025-05-26T16:54:52Z
dc.date.available	2025-05-26T16:54:52Z
dc.date.created	2025-05-21
dc.date.issued	2025-05-21
dc.description.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.
dc.description.abstractenglish	The use of renewable and biodegradable materials has revolutionized and has been an important factor in construction. This is why natural fibers, such as fique and pineapple, have been protagonists, showing significant mechanical and physical-chemical properties in compounds with other materials and in specific treatments. This research aims to identify these properties of raw fique fiber threads through experimental tests such as tensile tests, infrared spectroscopy, scanning electron microscopy and thermogravimetric analysis. The study covered several stages, from the preparation of the specimens, management of laboratory tests and even the performance of tests under three deformation rates: a quasi-static rate (6.7x10-5 s-1) to simulate slow and controlled deformations, an intermediate rate (1.0x10-3 s-1) representative of vehicle impacts, and a high rate (1.0x10-2 s-1) associated with the effects of earthquakes or collisions. The results showed that the ultimate stress ranged between 96.5 MPa and 329.9 MPa, while the ultimate unitary strain ranged between 2.22% and 5.22%. The elastic moduli ranged from 3.01 GPa to 10.31 GPa. The analysis showed that, under intermediate strain rates, the fique threads achieve superior mechanical properties, but with very unpredictable data. At high rates, optimal performance is observed in its mechanical properties; however, the elastic modulus did not experience significant increases, suggesting that a higher strain rate does not necessarily increase the rigidity of the material. On the other hand, low rates did not generate notable advances, indicating that under slow-load conditions it offers a lower response to resistance. In the SEM micrographs taken, an improvement could be observed in the failure planes of the treated fibers; as for their surface, a cleaner surface free of impurities was noted. In the Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) tests performed on natural pineapple fiber, the functional groups were identified, confirming the presence of cellulose, hemicellulose and lignin, compounds characteristic of this type of fiber. In the thermogravimetric analysis, greater thermal stability was evident in the treated materials, having a purer and more crystalline material. These findings are key to promoting the development of sustainable composite materials for construction applications.
dc.description.degreelevel	Pregrado
dc.description.degreename	Ingeniero Civil
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/45661
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.program	Ingeniería Civil
dc.publisher.school	Escuela de Ingenieria Civil
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Fibras Naturales
dc.subject	Tasa de deformación
dc.subject	Fique
dc.subject	Piña
dc.subject	Propiedades mecánicas
dc.subject	Micrografias
dc.subject	Termogavimetría
dc.subject	FTIR
dc.subject.keyword	Natural fibers
dc.subject.keyword	deformation rate
dc.subject.keyword	fique
dc.subject.keyword	pineapple
dc.subject.keyword	mechanical properties
dc.subject.keyword	micrographs
dc.subject.keyword	thermogravimetry
dc.subject.keyword	FTIR
dc.title	Caracterización mecánica a tracción y fisicoquímica de hilos de fibra de fique y piña, en el marco del proyecto VIE-UIS 3954
dc.title.english	Tensile and physicochemical characterization of fique and pineapple fiber yarns, within the framework of the VIE-UIS 3954 project*
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado