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dc.rights.licenserestringidoes_ES
dc.contributor.advisorLaguado, Luis Alberto
dc.contributor.authorCASTAÑEDA FLÓREZ, CAMILO JOSÉ
dc.contributor.authorCUEVAS ROJAS, IVAN DANIEL
dc.contributor.otherDULCEY DIAZ, DIANA CAROLINA
dc.date.accessioned2021-09-08T14:35:46Z
dc.date.available2021-09-08T14:35:46Z
dc.identifier.urihttp://repositorio.uts.edu.co:8080/xmlui/handle/123456789/7251
dc.descriptionIngeniería de Materialeses_ES
dc.description.abstractCon el presente trabajo de grado se logró caracterizar las propiedades mecánicas de los materiales compuestos de resina epóxica reforzada con fibra de carbono y espuma de poliuretano, resina epóxica reforzada con fibra de carbono y aluminio HoneyComb y resina poliéster reforzada con fibra de vidrio y espuma de poliuretano, investigación que permitió seleccionar el material más adecuado para la futura construcción de la carrocería del prototipo para la competencia Shell Eco-Marathon en términos de resistencia al impacto, deformación por cargas flexionantes y costos. La metodología de investigación que se llevó acabo para realizar este proyecto tuvo un enfoque mixto (cualitativo y cuantitativo). La hipótesis que se evaluó fue la utilización de los materiales compuestos para disminuir el peso de la estructura manteniendo la resistencia del material. Para esto se sometió a prueba la hipótesis mediante el empleo de los diseños experimentales. Esto comprendió la identificación de variables y la realización de pruebas mecánica de flexión e impacto. El desarrollo de la presente investigación inició con la fabricación de las probetas en masa para los ensayos de flexión e impacto siguiendo las normas ASTM C393 y ASTM D6110 respectivamente. Después, estas probetas se sometieron a los ensayos mencionados para conocer las propiedades mecánicas de cada material: esfuerzo de flexión, deformación unitaria, resistencia a la cizalladura del núcleo, esfuerzo de la cara, módulo de flexión, resistencia al impacto y energía de impacto. Por último, se realizó el análisis de los resultados de cada ensayo según los criterios de resistencia, peso y costo teniendo una visión más amplia de cada material para la selección del más adecuado.es_ES
dc.description.sponsorshipN/aes_ES
dc.description.tableofcontentsTABLA DE CONTENIDO RESUMEN EJECUTIVO .................................................................................................. 14 INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 15 1. DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO DE INVESTIGACIÓN ........................................ 16 1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................. 16 1.2. JUSTIFICACIÓN ................................................................................................... 17 1.3. OBJETIVOS ......................................................................................................... 18 1.3.1. OBJETIVO GENERAL ....................................................................................... 18 1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................. 18 1.4. ESTADO DEL ARTE / ANTECEDENTES ............................................................. 19 1.4.1. PROYECTO CONSULTADO 1: “ESTUDIO Y DISEÑO DEL CARROZADO DE UN PROTOTIPO PARA COMPETIR EN SHELL ECO-MARATHON" ..................................... 20 1.4.2. PROYECTO CONSULTADO 2: “DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE UN PROTOTIPO DESTINADO A PARTICIPAR EN LA SHELL ECO-MARATHON EUROPE”.20 1.4.3. PROYECTO CONSULTADO 3: “STRENGTH, STIFFNESS, AND PANEL PEELING STRENGTH OF CARBON FIBER-REINFORCED COMPOSITE AND SANDWICH STRUCTURES WITH ALUMINIUM HONEYCOMB CORES FOR VEHICLE BODY”. 21 1.4.4. PROYECTO CONSULTADO 4: “FACTIBILIDAD DEL USO DE FIBRA DE CARBONO RECICLADA COMO REFORZANTE MECANICO EN POLIURETANO”. ....... 22 1.4.5. PROYECTO CONSULTADO 5: “SHELL ECO-MARATHON 100% OF FINAL REPORT”. 23 1.4.6. PROYECTO CONSULTADO 6: “DUKE ELECTRIC VEHICLES”. ....................... 24 1.4.7. PROYECTO CONSULTADO 7: “UNIVERSIDAD DE LA SABANA EN LA SHELL ECO-MARATHON”. ......................................................................................................... 24 1.4.8. PROYECTO CONSULTADO 8: “GRAN PREMIO DE INNOVACION Y DISEÑO AUTOMOTRIZ”. ............................................................................................................... 25 2. MARCOS REFERENCIALES ............................................................................... 27 2.1 ¿QUÉ ES SHELL ECO-MARATHON? .................................................................. 27 2.1.1 FECHA Y UBICACIÓN DE LA COMPETENCIA ................................................ 27 2.1.2 ¿CÓMO FUNCIONA? ....................................................................................... 27 2.1.3 CARACTERÍSTICAS BÁSICAS PARA EL PROTOTIPO ESTABLECIDAS POR LA ORGANIZACIÓN ....................................................................................................... 28 2.1.4 GANADORES DE LA COMPETENCIA EN EL AÑO 2018 ................................. 28 2.1.4.1 GANADORES FUERA DE LA PISTA ............................................................ 28 2.1.4.2 GANADORES EN PISTA ............................................................................... 31 2.2 METODOLOGIA PARA LA SELECCIÓN DE MATERIALES Y PROCESOS DEL DR. MICHAEL ASHBY .................................................................................................... 33 2.3 MATERIALES ....................................................................................................... 35 2.4 CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES ............................................................. 35 2.4.1 METALES Y ALEACIONES .............................................................................. 36 2.4.2 CERAMICOS ..................................................................................................... 36 2.4.3 POLIMEROS ..................................................................................................... 36 2.4.4 MATERIALES COMPUESTOS ......................................................................... 37 2.5 MATERIALES UTILIZADOS EN LA INDUSTRIA AUTOMOTRIZ ......................... 37 2.5.1 ACEROS ........................................................................................................... 37 2.5.1.1 CLASIFICACIÓN DE LOS ACEROS ............................................................. 38 2.5.2 ALUMINIO ......................................................................................................... 39 2.5.3 MAGNESIO ....................................................................................................... 39 2.5.4 MATERIALES COMPUESTOS REFORZADOS CON FIBRAS ......................... 39 2.5.4.1 PLÁSTICOS REFORZADOS CON FIBRAS NATURALES ............................ 40 2.5.4.2 PLÁSTICOS REFORZADOS CON FIBRAS DE CARBONO .......................... 40 2.5.4.3 FIBRA DE VIDRIO ......................................................................................... 40 2.5.4.4 FIBRA DE CARBONO ................................................................................... 41 2.5.5 TITANIO ............................................................................................................ 41 2.6 PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MATERIALES ........................................ 42 2.7 PRUEBAS MECANICAS REALIZADAS EN LA INDUSTRIA AUTOMOTRIZ ....... 46 2.7.1 PRUEBA DE FLEXION ..................................................................................... 46 2.7.2 PRUEBA DE IMPACTO .................................................................................... 47 2.8 NORMA ASTM C393 ‘MÉTODO DE PRUEBA ESTÁNDAR PARA PROPIEDADES DE CORTE DEL NÚCLEO DE MATERIALES TIPO SANDWICH POR FLEXIÓN DE VIGA.’ .................................. 48 2.8.1 RESUMEN DEL MÉTODO DE PRUEBA ..................................................................... 48 2.9 NORMA ASTM D6110 ‘MÉTODO DE PRUEBA ESTÁNDAR PARA DETERMINAR LA RESISTENCIA AL IMPACTO CHARPY DE MUESTRAS CON MUESCAS DE PLÁSTICO’’ .................. 50 2.9.1 ALCANCE DE LA PRUEBA ..................................................................................... 50 2.9.2 MAQUINARIA EMPLEADA PARA LA PRUEBA ........................................................... 50 2.9.3 MATERIAL DE PRUEBA ......................................................................................... 51 3. DESARROLLO DEL TRABAJO DE GRADO ....................................................... 52 3.1. ETAPA 1. DOCUMENTACION ............................................................................. 52 3.1.1 RECOPILACIÓN BIBLIOGRÁFICA ............................................................................ 52 3.2. ETAPA 2. ELABORACION ................................................................................... 52 3.2.1 ADQUISICIÓN DE MATERIA PRIMA .......................................................................... 52 3.2.2 ELABORACIÓN DE PROBETAS PARA EL ENSAYO DE FLEXIÓN .................................. 54 3.2.2.1 ELABORACIÓN DE LOS MOLDES PARA LA ESPUMA DE POLIURETANO PARA EL ENSAYO DE FLEXIÓN .......................................................................................................... 54 3.2.2.1.1 MOLDE PARA LA ESPUMA DE POLIURETANO PARA EL ENSAYO DE FLEXIÓN .......... 54 3.2.2.2 ELABORACIÓN DE ESPUMA DE POLIURETANO .................................................... 55 3.2.2.3 MEDIDAS Y VOLUMEN DE TRABAJO PARA LA ELABORACIÓN DE PROBETAS PARA ENSAYO DE FLEXIÓN .......................................................................................................... 56 3.2.2.3.1 NUEVO VOLUMEN DE TRABAJO PARA LA RESINA EPÓXICA REFORZADA CON FIBRA DE CARBONO Y ESPUMA DE POLIURETANO .......................................................................... 57 3.2.2.3.2 NUEVO VOLUMEN DE TRABAJO PARA LA RESINA EPÓXICA REFORZADA CON FIBRA DE CARBONO Y ALUMINIO HONEYCOMB ............................................................................. 59 3.2.2.3.3 NUEVO VOLUMEN DE TRABAJO PARA LA RESINA POLIÉSTER REFORZADA CON FIBRA DE VIDRIO Y ESPUMA DE POLIURETANO ............................................................................... 60 3.2.2.3.4 IDENTIFICACIÓN DE LOS MATERIALES ................................................................ 61 3.2.2.3.5 PASOS PARA ELABORAR LAS PROBETAS DE FLEXIÓN E IMPACTO ........................ 62 3.2.3 ELABORACIÓN DE PROBETAS PARA EL ENSAYO DE IMPACTO ................................. 68 3.2.3.1 ELABORACIÓN DE LOS MOLDES PARA LA ESPUMA DE POLIURETANO PARA EL ENSAYO DE IMPACTO ......................................................................................................... 68 3.2.3.1.1 MOLDE PARA LA ESPUMA DE POLIURETANO PARA EL ENSAYO DE IMPACTO ......... 68 3.2.3.1.2 ELABORACIÓN DE LA ESPUMA DE POLIURETANO................................................ 69 3.2.3.2 MEDIDAS Y VOLUMEN DE TRABAJO PARA LA ELABORACIÓN DE PROBETAS PARA EL ENSAYO DE IMPACTO ......................................................................................................... 69 3.2.3.2.1 NUEVO VOLUMEN DE TRABAJO PARA LA RESINA EPÓXICA REFORZADA CON FIBRA DE CARBONO Y ESPUMA DE POLIURETANO .......................................................................... 70 3.2.3.2.2 NUEVO VOLUMEN DE TRABAJO PARA LA RESINA EPÓXICA REFORZADA CON FIBRA DE CARBONO Y ALUMINIO HONEYCOMB ............................................................................. 72 3.2.3.2.3 NUEVO VOLUMEN DE TRABAJO PARA LA RESINA POLIÉSTER REFORZADA CON FIBRA DE VIDRIO Y ESPUMA DE POLIURETANO ............................................................................... 74 3.3. ETAPA 3. ENSAYOS ............................................................................................ 76 3.3.1 DESARROLLO ENSAYO DE FLEXIÓN A TRES PUNTOS. ............................................. 76 3.3.2 DESARROLLO ENSAYO DE IMPACTO CHARPY ........................................................ 78 4. RESULTADOS ..................................................................................................... 80 4.1. RESULTADOS DEL ENSAYO DE FLEXIÓN .................................................................... 80 RESINA EPÓXICA REFORZADA CON FIBRA DE CARBONO Y ESPUMA DE POLIURETANO ............ 80 RESINA EPÓXICA REFORZADA CON FIBRA DE CARBONO Y ALUMINIO HONEYCOMB ................ 81 RESINA POLIÉSTER REFORZADA CON FIBRA DE VIDRIO Y ESPUMA DE POLIURETANO .............. 82 4.2. ANÁLISIS DE RESULTADOS DEL ENSAYO DE FLEXIÓN ................................................. 88 4.4.1 TIPOS DE FALLA .................................................................................................. 88 4.4.2 RESISTENCIA MÁXIMA AL CIZALLAMIENTO DEL NÚCLEO, ESFUERZO DE LA CARA, ESFUERZO MÁXIMO A FLEXIÓN, MODULO DE FLEXIÓN Y DEFORMACIÓN UNITARIA. ................. 90 4.4.3 CURVA ESFUERZO A FLEXIÓN VS DEFORMACIÓN UNITARIA ..................................... 98 4.3. RESULTADOS DEL ENSAYO DE IMPACTO ................................................................... 99 RESINA EPÓXICA REFORZADA CON FIBRA DE CARBONO Y ESPUMA DE POLIURETANO .......... 100 RESINA EPÓXICA REFORZADA CON FIBRA DE CARBONO Y ALUMINIO HONEYCOMB .............. 101 RESINA POLIÉSTER REFORZADA CON FIBRA DE VIDRIO Y ESPUMA DE POLIURETANO ............ 102 4.4. ANÁLISIS DE RESULTADOS DEL ENSAYO DE IMPACTO .............................................. 103 4.2.1 TIPOS DE FALLA ................................................................................................ 103 4.2.2 ENERGÍA ABSORBIDA AL IMPACTO Y RESISTENCIA AL IMPACTO ........................... 104 4.5. COSTO DE LOS MATERIALES .................................................................................. 108 4.6. METODOLOGÍA PARA LA SELECCIÓN DE MATERIALES DEL PHD MICHAEL ASHBY...... 110 5. CONCLUSIONES ............................................................................................... 113 6. RECOMENDACIONES ....................................................................................... 114 7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................... 115es_ES
dc.language.isoeses_ES
dc.subjectCarroceríaes_ES
dc.subjectChasises_ES
dc.subjectMaterialeses_ES
dc.subjectPrototipoes_ES
dc.titleCARACTERIZACIÓN DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE MATERIALES COMPUESTOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UN PROTOTIPO DE VEHÍCULO PARA LA COMPETENCIA SHELL ECO MARATHONes_ES
dc.typedegree workes_ES
dc.date.emitido2020-05-23
dc.dependenciafcnies_ES
dc.proceso.procesoutsinvestigaciones_ES
dc.type.modalidadproyecto_de_investigaciónes_ES
dc.format.formatopdfes_ES
dc.titulogTecnólogo en Operación y Mantenimiento Electromecánicoes_ES
dc.educationleveltecnologoes_ES
dc.contibutor.evaluatorevaluadores_ES
dc.date.aprobacion2019-05-22
dc.description.programaacademicoTecnología en Operación y Mantenimiento Electromecánicoes_ES
dc.dependencia.regionbucaramangaes_ES


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