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Caracterización de Propiedades Mecánicas de la Fibra de Palma de mocora para Aplicaciones Estructurales

  • Nicolalde , Juan Francisco [2] ; Martínez-Gómez, Javier [1] ; Maiguashca, Javier [3] ; Cando Cevallos, Mario [4]
    1. [1] Universidad de Alcalá

      Universidad de Alcalá

      Alcalá de Henares, España

    2. [2] Universidad Internacional del Ecuador UIDE, Escuela de Ingeniería Industrial, Quito, Ecuador; Universidad Internacional SEK, Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, Quito, Ecuador; Universidad de Alcalá, Escuela Politécnica, Departamento de Teoría de la Señal y Comunicación, Área de Ingeniería Mecánica, 28805 Alcalá de Henares, Madrid, España
    3. [3] Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria (INIAP), Quito, Ecuador
    4. [4] Universidad Internacional del Ecuador UIDE, Escuela de Ingeniería Industrial, Quito, Ecuador; Universidad de Alcalá, Escuela Politécnica, Departamento de Teoría de la Señal y Comunicación, Área de Ingeniería Mecánica, 28805 Alcalá de Henares, Madrid, España
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  • Localización: Revista Politécnica, ISSN-e 2477-8990, Vol. 54, Nº. 2, 2024 (Ejemplar dedicado a: Revista Politécnica), págs. 75-84
  • Idioma: español
  • DOI: 10.33333/rp.vol54n2.07
  • Títulos paralelos:
    • Characterization of Mechanical Properties of mocora Palm Fiber for Structural Applications
  • Enlaces
  • Resumen
    • español

      Industrias cómo la textil, construcción, empaquetamiento, automotriz y aviación, han sacado provecho de las características mecánicas y ambientales que brindan las fibras naturales. En este sentido, se ha explorado la caracterización mecánica de la fibra de mocora y su compatibilidad cómo material compuesto, considerando que esta fibra endémica del Ecuador tiene aplicaciones estructurales de manera artesanal. A este respecto, esta investigación busca caracterizar dicha fibra por medio de microscopia electrónica de barrido, utilizando un voltaje de aceleración de 15 kV y 20 kV y magnificación de 500x y 1.6Kx. De igual manera, se realizan pruebas mecánicas con normas ASTM-D 5034 para la fibra trenzada y ASTM D 2256-02 para el material compuesto mediante una máquina de prueba universal. Las propiedades térmicas son determinadas mediante análisis de termogravimetría, desarrolladas utilizando una temperatura inicial de 40 °C hasta alcanzar una temperatura límite de 600 °C con un escalón de 15 °C por minuto. Las pruebas de adherencia a resina poliéster insaturada se dan mediante una solución de resina con 20% estireno, 0,03% de peróxido de etil metil cetona y 12% de naftaleno de cobalto. Por medio de estos métodos, se encontró que la fibra presenta una distribución longitudinal con cuerpos aglomerados y tubulares sin concentradores de esfuerzos. Dentro de las características más destacables se encuentra el porcentaje de elasticidad, una propiedad importante en aplicaciones mecánicas. De igual manera, se halló una buena resistencia a la degradación por altas temperaturas, aunque también presentó falencias en la adherencia adecuada a la resina. La caracterización de este estudio permite demostrar que la fibra de mocora tiene ventajas sobre otras fibras de uso estructural y comparativamente se encuentra cercana al desempeño de la fibra de coco, lo que permite concluir que tiene un potencial importante de aplicación a la industria que busca materiales resistentes, dando soporte a la caracterización de fibras emergentes ecuatorianas para una industria competitiva y económicamente circular.

    • English

      Industries such as textiles, construction, packaging, automotive and aviation have taken advantage of the mechanical and environmental characteristics provided by natural fibers. In this sense, the mechanical characterization of the mocora fiber and its compatibility as a composite material has been explored, considering that this endemic fiber of Ecuador has structural applications in an artisanal way. In this regard, this research seeks to characterize said fiber using scanning electron microscopy, by means of an acceleration voltage of 15 kV and 20 kV and magnification of 500x and 1.6Kx. Likewise, mechanical tests are carried out with ASTM-D 5034 standards for the braided fiber and ASTM D 2256-02 for the composite material using a universal testing machine. The thermal properties are determined by thermogravimetric analysis, developed using an initial temperature of 40 °C until reaching a limit temperature of 600 °C with a step of 15 °C per minute. Adhesion tests to unsaturated polyester resin are carried out using a resin solution with 20% styrene, 0.03% ethyl methyl ketone peroxide and 12% cobalt naphthalene. Through these methods, it was found that the fiber has a longitudinal distribution with agglomerated and tubular bodies without stress concentrators. Among the most notable characteristics is the percentage of elasticity, an important property in mechanical applications. Likewise, good resistance to degradation by high temperatures was found, although it also presented deficiencies in adequate adhesion to the resin. The characterization of this study allows us to demonstrate that mocora fiber has advantages over other structural fibers and is comparatively close to the performance of coconut fiber, which allows us to conclude that it has an important potential for application to the industry that seeks resistant materials, supporting the characterization of emerging Ecuadorian fibers for a competitive and economically circular industry.

  • Referencias bibliográficas
    • AL-Oqla, F. M., & Omari, M. A. (2017). Sustainable Biocomposites: Challenges, Potential and Barriers for Development BT - Green Biocomposites:...
    • Alves, C., Ferrão, P. M. C., Silva, A. J., Reis, L. G., Freitas, M., Rodrigues, L. B., & Alves, D. E. (2010). Ecodesign of automotive...
    • Arumugam, S., Kandasamy, J., Venkatesan, S., Murugan, R., Lakshmi Narayanan, V., Sultan, M. T. H., Shahar, F. S., Shah, A. U. M., Khan, T.,...
    • Ayrilmis, N., Jarusombuti, S., Fueangvivat, V., Bauchongkol, P., & White, R. H. (2011). Coir fiber reinforced polypropylene composite...
    • Baiardo, M., Zini, E., & Scandola, M. (2004). Flax fibre–polyester composites. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 35(6),...
    • Bajwa, D. S., & Bhattacharjee, S. (2016). Current Progress, Trends and Challenges in the Application of Biofiber Composites by Automotive...
    • Balakrishnan, P., John, M. J., Pothen, L., Sreekala, M. S., & Thomas, S. (2016). Natural fibre and polymer matrix composites and their...
    • Barreno-Avila, E. M., Balladares-Pazmiño, M. D. L. Á., Barreno-Avila, A. F., & Espín-Lagos, S. M. (2021). Blackberry (Rubus Glaucus) Natural-Fiber...
    • Bledzki, A. K., & Gassan, J. (1999). Composites reinforced with cellulose based fibres. Progress in Polymer Science, 24, 221–274.
    • Chand, N., & Fahim, M. (2008). Natural fibers and their composites. Tribology of Natural Fiber Polymer Composites, 1–58. https://doi.org/10.1533/9781845695057.1
    • Chokshi, S., Parmar, V., Gohil, P., & Chaudhary, V. (2020). Chemical Composition and Mechanical Properties of Natural Fibers. Journal...
    • Cooke, T.F. (1990). Biodegradability of Polymers and Fibers - A Review of the Literature. Journal of Polymer Engineering, 9(3), 171–212. https://doi.org/doi:10.1515/POLYENG.1990.9.3.171
    • Cuesta, F., Peralvo, M., Merino-Viteri, A., Bustamante, M., Baquero, F., Freile, J. F., Muriel, P., & Torres-Carvajal, O. (2017). Priority...
    • Djafari Petroudy, S. R. (2017). Physical and mechanical properties of natural fibers. Advanced High Strength Natural Fibre Composites in Construction,...
    • Dorez, G. T. and fire behavior of natural fibers/PBS biocomposites, Taguet, A., Ferry, L., & Lopez-Cuesta, J. M. (2013). Thermal and fire...
    • Drzal, L. T., Misra, M., & Mohanty, A. K. (2005). Natural Fibers, Biopolymers, and Biocomposites: An introduction. In A. K. Mohanty, M....
    • Elkhaoulani, A., Arrakhiz, F. Z., Benmoussa, K., Bouhfid, R., & Qaiss, A. (2013). Mechanical and thermal properties of polymer composite...
    • Fadiman, M. G. (2008). Use of Mocora, Astrocaryum Standleyanum (Arecaceae), by Three Ethnic Groups in Ecuador: Differences, Similarities and...
    • Faruk, O., Bledzki, A. K., Fink, H. P., & Sain, M. (2012). Biocomposites reinforced with natural fibers: 2000–2010. Progress in Polymer...
    • George, J., Sreekala, M. S., & Thomas, S. (2001). A review on interface modification and characterization of natural fiber reinforced...
    • Gholampour, A., & Ozbakkaloglu, T. (2020). A review of natural fiber composites: properties, modification and processing techniques, characterization,...
    • Herrera Franco, P. J., & Valadez-González, A. (2005). Fiber-Matrix Adhesion in Natural Fiber Composites. In A. K. Mohanty, M. Misra, &...
    • Herrera-Franco, P. J., & Valadez-González, A. (2004). Mechanical properties of continuous natural fibre-reinforced polymer composites....
    • Holbery, J., & Houston, D. (2006). Natural-fiber-reinforced polymer composites in automotive applications. JOM, 58(11), 80–86. https://doi.org/10.1007/s11837-006-0234-2
    • Huang, X., & Netravali, A. (2007). Characterization of flax fiber reinforced soy protein resin based green composites modified with nano-clay...
    • Iturralde-Pólit, P., Dangles, O., Burneo, S. F., & Meynard, C. N. (2017). The effects of climate change on a mega-diverse country: predicted...
    • Jácome, J., & Montúfar, R. (2013). Mocora: Astrocaryum standleyanum. In R. Valencia, R. Montúfar, H. Navarrete, & H. Balslev (Eds.),...
    • Johnson, M. R., & Wang, M. H. (2002). Evaluation policies and automotive recovery options according to the European Union Directive on...
    • Kahraman, N., & Karadag, R. (2017). Characterization of Sixteenth to Nineteenth Century Ottoman Silk Brocades by Scanning Electron Microscopy–Energy...
    • Kaluza, A., Kleemann, S., Fröhlich, T., Herrmann, C., & Vietor, T. (2017). Concurrent Design & Life Cycle Engineering in Automotive...
    • Keating, P. L. (2008). The Floristic Composition and Biogeographical Significance of A Megadiverse Páramo Site in The Southern Ecuadorian...
    • Kor, L., Homewood, K., Dawson, T. P., & Diazgranados, M. (2021). Sustainability of wild plant use in the Andean Community of South America....
    • Kozlowski, R. M., Mackiewicz-Talarczyk, M., & Barriga-Bedoya, J. (2020). New emerging natural fibres and relevant sources of information....
    • Ku, H., Wang, H., Pattarachaiyakoop, N., & Trada, M. (2011). A review on the tensile properties of natural fiber reinforced polymer composites....
    • Lessmann, J., Fajardo, J., Muñoz, J., & Bonaccorso, E. (2016). Large expansion of oil industry in the Ecuadorian Amazon: biodiversity...
    • Lin, F., Du, X., Li, W., Jiang, J., & Chen, N. (2020). Interfacial properties of high failure strain polyimide fiber/epoxy composites...
    • Maheshwaran, M. V, Hyness, N. R. J., Senthamaraikannan, P., Saravanakumar, S. S., & Sanjay, M. R. (2018). Characterization of natural...
    • Martin, A. R., Martins, M. A., Da Silva, O. R. R. F., & Mattoso, L. H. C. (2010). Studies on the thermal properties of sisal fiber and...
    • Mestanza-Ramón, C., Henkanaththegedara, S. M., Vásconez Duchicela, P., Vargas Tierras, Y., Sánchez Capa, M., Constante Mejía, D., Jimenez...
    • Mohanty, A. K., Misra, M., Drzal, L. T., Selke, S. E., Harte, B. R., & Hinrichsen, G. (2005). Natural Fibers, Biopolymers, and Biocomposites:...
    • Mohd, N. F. A., Sahroni, T. R., & Abd Kadir, M. H. (2014). Feasibility Study of Casted Natural Fibre-LM6 Composites for Engineering Application....
    • Monteiro, S. N., Calado, V., Rodriguez, R. J. S., & Margem, F. M. (2012). Thermogravimetric behavior of natural fibers reinforced polymer...
    • Mussig, J., & Graupner, N. (2021). Test Methods for Fibre/Matrix Adhesion in Cellulose Fibre-Reinforced Thermoplastic Composite Materials:...
    • Neto, J., Queiroz, H., Aguiar, R., Lima, R., Cavalcanti, D., & Doina Banea, M. (2022). A Review of Recent Advances in Hybrid Natural Fiber...
    • Orejuela-Escobar, L. M., Landázuri, A. C., & Goodell, B. (2021). Second generation biorefining in Ecuador: Circular bioeconomy, zero waste...
    • Pedersen, H. B. (1994). Mocora palm-fibers: Use and management ofAstrocaryum standleyanum (Arecaceae) in Ecuador. Economic Botany, 48(3),...
    • Rajesh, M., & Pitchaimani, J. (2017). Mechanical Properties of Natural Fiber Braided Yarn Woven Composite: Comparison with Conventional...
    • Rao, K. M. M., & Rao, K. M. (2007). Extraction and tensile properties of natural fibers: Vakka, date and bamboo. Composite Structures,...
    • Salazar, V. L. P., Leão, A. L., Rosa, D. S., Gomez, J. G. C., & Alli, R. C. P. (2011). Biodegradation of Coir and Sisal Applied in the...
    • San Andrés, G., Aguilar-Sierra, S., & Bernardo Graziella. (2023). Morphological, physical, and chemical characterization of coconut residues...
    • Scarponi, C., & Messano, M. (2015). Comparative evaluation between E-Glass and hemp fiber composites application in rotorcraft interiors....
    • Smith, W. F., & Hashemi, J. (2014). Fundamentos de la ciencia e ingenieria de materiales (5ta ed.). McGraw Hill.
    • Suárez, S. G., Tuta, E. C., Jaimes, A. S., & Escobar, S. C. (2022). Manufacturing, Mechanical and Morphological Characterization of new...
    • Thygesen, L. G., Bilde-Sørensen, J. B., & Hoffmeyer, P. (2006). Visualisation of dislocations in hemp fibres: A comparison between scanning...
    • Yao, F., Wu, Q., Lei, Y., Guo, W., & Xu, Y. (2008). Thermal decomposition kinetics of natural fibers: Activation energy with dynamic thermogravimetric...
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