l
EVALUACION DE LAS PROPIEDADES FISICO MECANICAS DE PANELES COMPUESTOS CON FIBRA DE ARUNDO DONAX Y RESINA VEGETAL
Lina Constanza Ocampo Prieto, Martha Lissette Sánchez Cruz Ph. D y Juan Pablo Patiño Quiazua
RESUMEN
El uso de biocompuestos en ingeniería civil requiere del estudio de los factores que afectan su desempeño
mecánico. Parámetros como dosificación, relación de aspecto y características superficiales de las fibras pueden
incidir tanto en la resistencia como en la rigidez del compuesto. En este trabajo se presenta un análisis estadístico
del efecto del volumen y de la modificación superficial de las fibras en el desempeño de fibras de Arundo Dónax.
Para la evaluación del efecto del volumen de fibras tres dosificaciones fueron consideradas: 60:40, 65:35 y 70:30.
La modificación superficial se realizó utilizando tres métodos de tratamiento: alcalino, ozono, y plasma. Para la
caracterización química de las fibras fueron aplicadas técnicas de microscopía electrónica de barrido (SEM),
microscopia de fuerza atómica (AFM) y difracción de rayos X (XRD). La caracterización física y mecánica de las
fibras se centró en la determinación de la densidad, la capacidad de absorción y la resistencia a tensión. Para la
evaluación del comportamiento mecánico se realizaron ensayos de resistencia a tensión, flexión y compresión, de
acuerdo a las recomendaciones de la ASTM D1037. Los resultados fueron comparados con resultados obtenidos
por medio de un modelo constitutivo basado en la regla de mezclas modificada.
Palabras clave: biocompuestos, propiedades físicas, propiedades mecánicas, volumen de fibras, modificación
superficial.
METODOLOGÍA
1. Se obtiene la fibra de Arundo Donax por medio de extracción mecánica por medio de un triturador.
2. Tratamiento de la superficie de las fibras de Arundo Donax para aumentar la rugosidad y garantizar una mejor
adherencia entre la fibras y la resina vegetal. Los tratamientos realizados fueron tratamiento físico de plasma y
los tratamientos químicos de ozono e inmersión en NaOH con concentración de 10%.
3. Elaboración de los paneles con 3 proporciones de mezcla: 70/30, 65/35 y 60/40, se realizan por moldeo manual
de las fibras aleatoriamente distribuidas mezcladas con la resina vegetal y compactación por prensado en una
prensa hidráulica con una carga de 18 Toneladas por un tiempo de 18 horas.
4. Obtención de las propiedades físicas y mecánicas de los paneles y de las fibras.
PROPIEDADES FISICAS
La caracterización física de las fibras se centró en la determinación de la densidad, la capacidad de absorción:
CARACTERIZACION QUIMICA
Para la caracterización química de las fibras fueron aplicadas técnicas de microscopía electrónica de barrido (SEM),
microscopia de fuerza atómica (AFM) y difracción de rayos X (XRD).
AFM
ARUNDO DONAX SIN TRATAMIENTO
ARUNDO DONAX TRAT. 10% NaOH
ARUNDO DONAX TRAT. PLASMA
SEM
ARUNDO DONAX SIN TRATAMIENTO
ARUNDO DONAX TRAT. 10% NaOH
ARUNDO DONAX TRAT. PLASMA
PROPIEDADES MECANICAS
1. Gráfico esfuerzo vs deformación para ensayos de tensión:
2. Gráfico esfuerzo vs deformación para ensayos de compresión:
3. Los valores de MOR y MOE obtenidos en el ensayo de flexión pueden ser comparados con los obtenidos para paneles
elaborados con fibras sin tratamiento:
AGRADECIMIENTOS
Este poster es un producto derivado del proyecto de investigación científica INV-ING-2983, financiado por la Vicerrectoría de Investigaciones de la Universidad Militar Nueva Granada, validez (2019).
REFERENCIAS• Aramendiz, Espitia, Cardona. (2008). Valoración de los recursos filogenéticos de caña flecha en el Caribe Colombiano. Montería,
Córdoba: Produmedios.
• ASTM D1037. United States. 19 de octubre de 2016.
• Banco Central Hipotecario. (1983). Vivienda en Buenaventura, Tecnología de paneles estructurales en madera. Bogotá, Colombia.
• Baquero, Monsalve, Sanchez. (2018). Caracterizacion experimental de paneles compuestos elaborados con fibras de Arundo Donax
y resina vegetal. Revista Scientia et Technica, Año XXII, Vol 23. Pp. 119-125. Recuperado de
https://revistas.utp.edu.co/index.php/revistaciencia/article/view/17041/11591.
• Casal, Martin, Gutiérrez, Fonseca, Navarro, Valdés, Spengler, Guerra. (2005). Oleorresina de pinos, Una nueva fuente para la
obtención de aditivos químicos. Ciencia Ergo Sum. Vol 1, núm 1. Pp. 64-70. Recuperado de
http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=10412107
• Cruz, Saenz, Montañez, Noe, Flores. (2012). Aceites vegetales: una fuente renovable y económica para obtener plásticos. Revista
científica de la Universidad Autonoma de Coahuila. Vol 4, num 8, Pp. 24-31. Recuperado de
http://www.postgradoeinvestigacion.uadec.mx/divulgacionAQM.html
• Deltoro, Jiménez, Vilan. (2012). Bases para el manejo y control de Arundo Donax L (caña común). Fondo Europeo agrícola de
Desarrollo Rural. Valencia. España. 69 p. Recuperado de www.conservacionvegetal.org/upload/publicaciones/47/Manual-Arundo-
web.pd.
• Diaz Espinosa, Diaz Triana, Vargas. (2012). Catálogo de plantas invasoras de los humedales de Bogotá. Grupo de Restauración
Ecológica de la Universidad Nacional de Colombia y Secretaria de Ambiente. Bogotá D.C., Colombia. 248 p. Recuperado de
http://ambientebogota.gov.co/es/web/publicaciones-sda/catalogo-de-plantas-invasoras-de-los-humedales-de-bogota.
• Estrada Mejia, Martin. (2010). Extracción y caracterización mecánica de las fibras de bambu (Guadua angustifolia) para su uso
potencial como refuerzo de materiales compuestos. Tesis de postgrado. Recuperado de
https://www.researchgate.net/publication/281294722_Extraccion_y_caracterizacion_mecanica_de_las_fibras_de_bambu_Guadua_a
ngustifolia_para_su_uso_potencial_como_refuerzo_de_materiales_compuestos.
CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos demuestran que es factible el uso de fibras extraídas de la caña
ARUNDO DONAX y resina vegetal en la elaboración de compuestos de aplicación en ingeniería
civil. La buena estabilidad dimensional así como la resistencia máxima a esfuerzos axiales
comprueban que es posible emplear este material en la elaboración de estructuras sometidas a
condiciones ambientales húmedas.