Caracterización de un material con matriz de resina poliéster y refuerzo con fibra natural de totora (Schoenoplectus Californicus), mediante simulación a partir de microfotografía

Abstract

La fibra de totora (schoenoplectus californicus) ha sido ampliamente aplicada en la fabricación de estructuras, muebles y construcciones; sin embargo, no se ha desarrollado un material compuesto que mejore sus propiedades, ni se ha propuesto formalmente un método de caracterización mecánica. La presente investigación consiste en la elaboración de un material compuesto en base a matriz de resina poliéster reforzada con fibra de totora, y propone un método de caracterización mecánica. A partir de ensayos mecánicos de tracción y flexión, y bajo las normas ASTM D4761-02a para la fibra, D638-14 y D790-15-e2 para la resina, y D3039-14 y D7264-15 para el material compuesto, se han obtenido las curvas de esfuerzo-deformación de los materiales constituyentes y del material compuesto bajo análisis. En la simulación, el material propuesto está conformado por dos mallas computacionales independientes para cada material constituyente, construidas a partir de los datos experimentales y con un enlace matriz-refuerzo del 100%. Los resultados simulados de tracción y flexión convergen a los obtenidos a través de ensayos experimentales, validando el mallado propuesto. El material obtenido posee un esfuerzo máximo a la tracción de 70,942 ± 1,045 MPa y una deformación unitaria de 0,0472 ± 0,0015 mm/mm, con un módulo de elasticidad de 1503,81± 46,066 MPa, y un esfuerzo máximo a la flexión de 89,13±6,16 MPa. La fibra brinda un gran aporte mecánico a la resina poliéster mejorando su comportamiento a la tracción y flexión; gracias al aporte de la resina, la fibra disminuye sus propiedades intrínsecas de degradación por exposición a condiciones ambientales.