ElaboraciAn-de-materiales-compuestos-a-base-de-fibras-orgAínicas-con-posibles-aplicaciones-aeronAíuticas

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Instituto	
  Politécnico	
  Nacional	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  
Unidad	
  Interdisciplinaria	
  de	
  Ingenierías	
  Guanajuato	
  
	
  
Elaboración	
  de	
  materiales	
  compuestos	
  a	
  base	
  
de	
  fibras	
  orgánicas	
  con	
  posibles	
  aplicaciones	
  
aeronáuticas	
  
Tesis	
  para	
  obtener	
  el	
  grado	
  de:	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  
Ingeniero	
  en	
  Aeronáutica	
  
Jesús	
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Asesor:	
  Dra.	
  Isis	
  Rodríguez	
  Sánchez	
  
	
  
16/ENERO/2015	
  
2	
  
	
  
Índice 
1 Resumen .............................................................................................................. 3 
1.1 Abstract ............................................................................................................. 5 
2 Introducción ......................................................................................................... 6 
3 Objetivos Específico ........................................................................................... 9 
4 Marco Teórico .................................................................................................... 11 
4.1 Propiedades de los materiales compuestos ............................................... 12 
4.10 Materiales Compuestos con Fibras Discontinuas y Orientadas al Azar . 19 
4.11 Fibras naturales ............................................................................................ 20 
4.12 Lirio ................................................................................................................ 21 
4.2 Clasificación de los materiales compuestos en función de su matriz ...... 14 
4.3 ¿Cuáles son los componentes de los materiales compuestos? ............... 14 
4.4 Propiedades de las matrices ......................................................................... 15 
4.5 El material de refuerzo ................................................................................... 16 
4.6 Materiales Compuestos Reforzados con Partículas ................................... 16 
4.7 Materiales Compuestos Estructurales ......................................................... 17 
4.8 Materiales Compuestos Reforzados con Fibras ......................................... 17 
4.9 Influencia de la Longitud de la Fibra ............................................................ 18 
5 Diseño de Experimentos .................................................................................. 23 
5.1 Materiales ........................................................................................................ 24 
5.2 Elaboración de los moldes ............................................................................ 24 
5.2.1Molde de probetas de tensión ..................................................................... 24 
5.2.2Molde para probetas de humedad y flamabilidad ..................................... 25 
5.2.3Molde de probetas de impacto, análisis microscópico y TGA. ............... 26 
5.3 Preparación de probetas para ensayos mecánicos. ................................... 28 
5.4.1Prueba de Tensión ....................................................................................... 32 
5.4.2 Prueba de Impacto (Charpy) ...................................................................... 34 
5.4Ensayos mecánicos ........................................................................................ 32 
5.5.1Prueba de flamabilidad ................................................................................ 36 
5.5.2 Prueba de Absorción de Agua ................................................................... 38 
5.5.3 Prueba de Análisis Microscópico .............................................................. 39 
5.5.4 Prueba de Análisis TGA .............................................................................. 39 
5.5Caracterización Fisicoquímica ....................................................................... 36 
6 Resultados ......................................................................................................... 40 
6.1 Prueba de Tensión ......................................................................................... 41 
6.2 Prueba de Absorción de agua ....................................................................... 58 
6.3 Prueba de flamabilidad .................................................................................. 62 
6.4 Análisis Microscópico ................................................................................... 68 
6.5 Análisis TGA ................................................................................................... 76 
7 Investigación a futuro y sugerencias .............................................................. 78 
8 Conclusiones ..................................................................................................... 83 
9.Bibliografía ......................................................................................................... 89 
 
 
3	
  
	
  
 
 
 
1 Resumen 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4	
  
	
  
Se realizó un material compuesto a partir de fibras orgánicas de lirio y resina de 
poliéster, con la finalidad de realizar un material compuesto que cumpla la función 
de núcleo en una estructura tipo sandwich. La elección de estos materiales fue 
debido a su baja densidad, bajo costo, fácil. Con el cambio climático el lirio invade 
cada vez más espacios en todo el mundo y va a seguir creciendo, el impacto que 
estas plantas causan en lagos y charcas si no se mantienen bajo control es muy 
grave, ya que pueden cubrir en su totalidad grandes extensiones de agua, 
impidiendo que la luz del sol llegue a las plantas acuáticas nativas y agotando el 
oxígeno del agua. 
Producen también problemas sanitarios al constituir un hábitat propicio para los 
mosquitos, el clásico vector de las enfermedades y una especie de caracol 
conocido por albergar un parásito que provoca la esquistosomiasis. 
Se le dio al lirio un tratamiento de secado y tamizado para determinar el mejor 
tamaño de partícula, para después por medio de distintos moldes, mecanizados 
en varias ocasiones, se trató de obtener las probetas adecuadas para diversos 
estudios. 
Se trabajó con dos tamices diferentes de la fibra de lirio tamiz 14 y 20 
respectivamente de acuerdo a la norma (ASTM E11-13 el tamaño de partícula 14 
es de 1.4 milímetros así como el veinte que tiene un tamaño de 850 micrómetros, 
así como diferentes relaciones fibra-resina. Esto con la finalidad de poder obtener 
las mejores prestaciones mecánicas en el material. Para esto se realizó toda la 
caracterización a cada uno de los diferentes tamices y relaciones. 
 
 
 
 
 
5	
  
	
  
1.1 Abstract 
A compound from lily organic fibers and polyester resin, in order to make a 
composite material that fulfills the function of core in a sandwich structure material 
is performed. The choice of these materials was due to its low density, low cost, 
easy to obtain and also trying their degradation behavior is much faster compared 
to the plastics usually used in aviation, seeking to reduce the pollution created by 
these ones. 
With climate change lily increasingly invades spacesthroughout the world and will 
continue to grow, the impact these plants in lakes and ponds cause if not kept 
under control is very serious because it can fully cover large areas water, 
preventing sunlight from reaching native aquatic plants and depleting the water of 
oxygen. 
Also produce health problems by providing a suitable habitat for mosquitos, the 
classic vector of diseases and one species of snail known to host a parasite that 
causes schistosomiasis 
Lily was given to a drying and sieving to determine the best particle size, and then 
through various molds, machined on several occasions, tried to obtain adequate 
samples for various studies. 
Worked with two different fiber sieves 14 and 20 mesh respectively lily (According 
to standard (ASTM E11-13 particle size 14 is 1.4 millimeters and twenty having a 
size of 850 microns) and as different fiber-resin ratios. this power in order to obtain 
the best mechanical properties in the material. for this entire characterization was 
performed relations each different sieves. 
 
 
 
 
6	
  
	
  
 
 
 
2 Introducción 
 
 
 
 
7	
  
	
  
Los materiales compuestos son combinaciones macroscópicas de dos o más 
materiales diferentes que poseen una interface discreta y reconocible que los 
separa. Son heterogéneos ya que sus propiedades no son las mismas en todo su 
volumen. Estos compuestos pueden seleccionarse para lograr combinaciones 
poco usuales de rigidez, resistencia, peso, rendimiento a altas temperaturas, 
resistencia a la corrosión, dureza o conductividad. 
Los compuestos se pueden clasificar en tres categorías: Con partículas, con fibras 
y laminares, dependiendo de las forma de los materiales. 
Los últimos desarrollos con respecto a los materiales de nueva tecnología en la 
ingeniería, van hacia compuestos reforzados con fibras ya sean naturales o 
sintéticas, como se hace referencia en la Ilustración 1. Esto debido a que los 
materiales compuestos presentan mejores propiedades que los materiales 
tradicionalmente usados como los minerales. 
Las ventajas de los materiales compuestos se encuentran en su módulo de 
elasticidad por unidad de peso (módulo específico) y la resistencia por unidad de 
peso (resistencia específica). Un mayor módulo específico y de resistencia 
especifica de los materiales compuestos significa que puede reducirse el peso de 
los componentes, este es un factor de gran importancia en las piezas móviles, 
especialmente en todas las formas de transporte donde las reducciones de peso 
dan como resultado mayor rendimiento y ahorro de energía. 
 
8	
  
	
  
	
  
Ilustración	
  1	
  Materiales	
  compuestos	
  utilizados	
  en	
  el	
  BOEING	
  787 
Debido a que el desarrollo de estos compuestos es muy reciente, no puede haber 
una comparación bien referenciada con respecto al mecanizado de otros 
materiales tales como los metales. 
Teniendo como hipótesis obtener un producto a base de una matriz de poliéster y 
fibra orgánica a partir de un proceso sistematizado, para lograr un conjunto de 
características que nos permitirán darle una posible aplicación práctica en la 
ingeniería en general. Siendo nuestro principal objetivo la obtención de un material 
compuesto a base de resina y fibra orgánica de lirio acuático con propiedades 
mecánicas deseables para la industria en lo estructural. 
Partiendo del hecho que el lirio es un contaminante de muchos lagos y lagunas de 
nuestro país, y de lo accesible económicamente hablando que es, justificamos 
nuestro trabajo en ese hecho, ya que obtendremos un material compuesto 
orgánico de buenas prestaciones a un bajo costo. 
 
 
 
 
9	
  
	
  
 
 
 
3 Objetivos 
Específicos 
 
 
 
 
 
10	
  
	
  
1. Elaborar moldes para la elaboración de probetas de fibra de lirio 
correspondientes a las pruebas de flamabilidad, humedad, tensión e 
impacto. 
2. Realizar un proceso instruido y sistemático sobre la fabricación del 
compuesto con fibra de lirio. 
3. Caracterización del material, con ensayos destructivos (impacto y tensión) y 
no destructivos como la prueba de humedad, TGA y análisis microscópico. 
4. Encontrar la relación óptima entre resina y fibra para la realización de las 
probetas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11	
  
	
  
 
 
 
4 Marco Teórico 
 
 
 
 
 
 
 
12	
  
	
  
4.1 Propiedades de los materiales compuestos 
 
Dado que los materiales compuestos combinan resinas con fibras de refuerzo, las 
propiedades del material resultante combinarán de alguna manera las propiedades 
de cada uno de estos dos componentes. 
Las propiedades del material compuesto estarán determinadas por: 
 
• Las propiedades de la fibra 
• Las propiedades de la matriz 
• La relación entre la cantidad de fibra y de resina en el material (la fracción en 
volumen de fibra) 
• La geometría y orientación de las fibras en el compuesto 
 
La mayoría de los materiales compuestos poseen una alta resistencia mecánica al 
mismo tiempo que una baja densidad, lo cual permite realizar estructuras y 
dispositivos resistentes y a la vez livianos. A la relación entre la resistencia 
mecánica y la densidad se la denomina resistencia específica. Como se observa 
en las figuras de la página anterior, los cerámicos y los metales aventajan a los 
compuestos en mayor resistencia, mientras que los polímeros poseen en general 
la menor densidad, pero al evaluar ambas propiedades juntas, los materiales 
compuestos son la opción más conveniente. Esto se debe a que al utilizar una 
matriz polimérica logramos una baja densidad; mientras que las fibras aportan la 
resistencia mecánica, pero como son la fase minoritaria no agregan demasiado 
peso al material. 
 
Los materiales de esta familia surgen de la necesidad de obtener materiales con 
una combinación de propiedades que difícilmente se encuentren en los cerámicos, 
plásticos o metales, por lo que se “diseña” un material según la aplicación para la 
cual se necesitan. 
 
13	
  
	
  
Al diseñar estos materiales se ha encontrado con problema de altos costos y su 
fabricación muy compleja, por lo que su aplicación práctica se ha detenido muchas 
veces por estos dos factores, aunque las capacidades y prestaciones de estos 
lleguen a ser eficientes. 
 
Una característica de todos los materiales compuestos es que, en cada uno de 
ellos, se pueden distinguir dos componentes bien diferenciados: la matriz y el 
refuerzo o fase discontinua.1 
 
 
 
 
Ilustración	
  2	
  Clasificación	
  de	
  los	
  materiales	
  compuestos 
14	
  
	
  
4.2 Clasificación de los materiales compuestos en función de su matriz 
 
Existe una clasificación de materiales compuestos en función de la naturaleza de 
la matriz: 
• Compuestos de matriz polimérica: son los más comunes. También se les 
conoce como polímeros (o plásticos) reforzados con fibras. La matriz es un 
polímero y una variedad de fibras, tales como las de vidrio, las de carbono o 
las aramídicas, se utilizan como refuerzo. 
• Compuestos de matriz metálica: se utilizan cada vez más en la industria 
automotriz. Estos materiales están formados por metales livianos como el 
aluminio como matriz y fibras de refuerzo como las de carburo de silicio. 
• Compuestos de matriz cerámica: se utilizan en aplicaciones de alta 
temperatura. Estos materiales están formados por una matriz cerámica y un 
refuerzo de fibras cortas, o whiskers de carburo de silicio o nitruro de boro.3 
 
4.3 ¿Cuáles son los componentes de los materiales compuestos? 
 
Para comprender qué son los materiales compuestos y por qué se necesitan, se 
tiene que saber qué características poseen y cómo se relacionan la matriz y el 
refuerzo. La matriz: Es la fase continua en la que el refuerzo queda “embebido”. 
Tanto materiales metálicos, cerámicos o resinas orgánicas pueden cumplir con 
este papel. A excepción de los cerámicos, el material que se elige como matriz no 
es, en general,tan rígido ni tan resistente como el material de refuerzo. 
Las funciones principales de la matriz son, definir las propiedades físicas y 
químicas, transmitir las cargas al refuerzo, protegerlo y brindarle cohesión. 
Así como también permitirá determinar algunas características del material 
compuesto como el arreglo y el acabado superficial, es decir, de las propiedades 
de la matriz dependerá la capacidad que posea el material compuesto para ser 
conformado con geometrías complejas en procesos que, generalmente, no 
involucrarán posteriores etapas de acabado.3 
15	
  
	
  
Al someter al material compuesto a diferentes tipos de cargas mecánicas la matriz 
juega diferentes roles: Bajo cargas compresivas: es la matriz la que soporta el 
esfuerzo, ya que se trata de la fase continúa. En tracción: la matriz transfiere la 
carga aplicada sobre la pieza a cada una de las fibras o partículas, de manera que 
éstas sean las que soporten el esfuerzo. Para ello es necesaria una excelente 
adhesión entre la matriz y el refuerzo. Además, muchas veces es la matriz la que 
determina la resistencia al impacto y la encargada de detener la propagación de 
fisuras.3 
 
4.4 Propiedades de las matrices 
 
• Soporta las fibras manteniéndolas en su posición correcta; 
• Transfiere la carga a las fibras fuertes, 
• Protege de sufrir daños durante su manufactura y uso; 
• Evita la propagación de grietas en las fibras a todo lo largo del compuesto. La 
matriz, por lo general, es responsable del control principal de las propiedades 
eléctricas, el comportamiento químico y el uso a temperaturas elevadas del 
compuesto. 
Las matrices poliméricas son las más comúnmente utilizadas. La mayoría de los 
polímeros, tanto termoplásticos como termoestables están disponibles en el 
mercado con el agregado de fibras de vidrio cortas como refuerzo. 
Los compuestos de matriz metálica incluyen aluminio, magnesio, cobre, níquel y 
aleaciones de compuestos íntermetálicos reforzados con fibras cerámicas y 
metálicas. Mediante los compuestos de matriz metálica se cubre una diversidad de 
aplicaciones aeroespaciales y automotrices. 
La matriz metálica permite que el compuesto funcione a altas temperaturas pero, a 
menudo, la producción de una pieza de este tipo de materiales compuestos es 
más costosa que la de una pieza de compuestos de matriz polimérica. 
En los materiales compuestos, también, pueden utilizarse como matriz materiales 
cerámicos frágiles. Los compuestos de matriz cerámica tienen buenas 
16	
  
	
  
propiedades a temperaturas elevadas (hasta algunos miles de grados centígrados) 
y son más livianos que los de matriz metálica a igual temperatura.4 
 
4.5 El material de refuerzo 
 
Es la fase discontinua (o dispersa) que se agrega a la matriz para conferir al 
compuesto alguna propiedad que la matriz no posee. En general, el refuerzo se 
utiliza para incrementar la resistencia y rigidez mecánicas pero, también, se 
emplean refuerzos para mejorar el comportamiento a altas temperaturas o la 
resistencia a la abrasión. 
El refuerzo puede ser en forma de partículas o de fibras. Como regla general, es 
más efectivo cuanto menor tamaño tienen las partículas y más homogéneamente 
distribuidas están en la matriz o cuando se incrementa la relación 
longitud/diámetro de la fibra. 
Si bien, como veremos más adelante, los materiales de refuerzo pueden 
presentarse en forma de partículas en un amplio grupo de materiales compuestos, 
los más numerosos y ampliamente utilizados son aquellos reforzados con fibras. 
En la mayoría de los compuestos reforzados con fibras, éstas son resistentes, 
rígidas y de poco peso. Si el compuesto debe ser utilizado a temperaturas 
elevadas, también la fibra deberá tener una temperatura de fusión alta. Por lo que 
la resistencia específica y el módulo específico de la fibra son características 
importantes.4 
4.6 Materiales Compuestos Reforzados con Partículas 
 
Los materiales compuestos reforzados con partículas se subdividen en reforzados 
con partículas grandes y consolidadas por dispersión. Esta distinción se 
fundamenta en el mecanismo de consolidación o de reforzamiento. El término" 
grande" se utiliza para indicar que las interacciones matriz-partícula no se pueden 
describir a nivel atómico o molecular, sino mediante la mecánica continua. En la 
mayoría de los materiales compuestos la fase dispersa es más dura y resistente 
17	
  
	
  
que la matriz y las partículas de refuerzo tienden a restringir el movimiento de la 
matriz en las proximidades de cada partícula. En esencia, la matriz transfiere parte 
del esfuerzo aplicado a las partículas, las cuales soportan una parte de la carga. El 
grado de reforzamiento o de mejora del comportamiento mecánico depende de la 
fuerza de cohesión en la interfaz matriz-partícula. 
El reforzamiento es tanto más efectivo cuanto más pequeñas sean las partículas y 
cuanto mejor distribuidas estén en la matriz. Además, la fracción de volumen de 
las dos fases influye en el comportamiento; las propiedades mecánicas aumentan 
al incrementarse el contenido de partículas. 
Las partículas de los materiales compuestos consolidados por dispersión 
normalmente son mucho más pequeñas: los diámetros tienen de 10 a 100 nm. Las 
interacciones matriz-partícula que conducen a la consolidación ocurren a nivel 
atómico o molecular. Mientras la matriz soporta la mayor parte de la carga 
aplicada, las pequeñas partículas dispersas dificultan o impiden el desplazamiento 
de dislocaciones. De este modo se restringe la deformación plástica de tal manera 
que aumenta el límite elástico, la resistencia a la tracción y la dureza.3 
4.7 Materiales Compuestos Estructurales 
Un material compuesto estructural está formado tanto por materiales compuestos 
como por materiales homogéneos y sus propiedades no sólo dependen de los 
materiales constituyentes sino de la geometría del diseño de los elementos 
estructurales. Los compuestos laminares, los cuales poseen una dirección 
preferente con elevada resistencia (tal como ocurre en la madera), y los paneles 
sándwich, que poseen caras externas fuertes separadas por una capa de material 
menos denso, o núcleo, son dos de los compuestos estructurales más comunes.1 
 
4.8 Materiales Compuestos Reforzados con Fibras 
 
Tecnológicamente, los materiales compuestos con fases dispersas en forma de 
fibras son los más importantes. A menudo se diseñan materiales compuestos 
18	
  
	
  
reforzados con fibras con la finalidad de conseguir elevada resistencia y rigidez a 
baja densidad. Estas características se expresan mediante los parámetros 
resistencia específica y módulo específico, que corresponden, respectivamente, a 
las relaciones entre la resistencia a la tracción y el peso específico y entre el 
módulo de elasticidad y el peso específico. Utilizando materiales de baja densidad, 
tanto para la matriz como para las fibras, se fabrican compuestos reforzados con 
fibras que tienen resistencias y módulos específicos excepcionalmente elevados. 
Los materiales compuestos reforzados con fibras se sub clasifican por la longitud 
de la fibra.4 
 
4.9 Influencia de la Longitud de la Fibra 
 
Las características mecánicas de los compuestos reforzados con fibras dependen 
no sólo de las propiedades de la fibra, sino también del grado en que una carga 
aplicada se transmite a la fibra por medio de la fase matriz. En este proceso de 
transmisión de carga es muy importante la magnitud de la unión en la interfaz de 
las fases matriz y fibra. Al aplicar un esfuerzo de tracción, la unión fibra-matriz 
cesa en los extremos de la fibra y en la matriz se genera un patrón de 
deformación; en otras palabras, en los extremos de la fibra no hay transmisión de 
carga desde la matriz 
 
 
Existe una longitud de fibra crítica para aumentar la resistencia y la rigidez del 
material compuesto. Esta longitud crítica lc depende del diámetro d de la fibra,de la 
resistencia a la tracción σ f y de la resistencia de la unión matriz-fibra (o resistencia 
al cizalle de la matriz). 
La longitud crítica de algunas combinaciones de matriz-fibra de vidrio y de carbono 
es del orden de 1 mm, equivalente a unas de 20 a 150 veces el diámetro de la 
fibra. 
Las fibras con l» lc (normalmente l >15 lc) se denominan continuas; y las fibras de 
menor longitud se denominan discontinuas o fibras cortas. En las fibras 
19	
  
	
  
discontinuas de longitud significativamente menor que lc, la matriz se deforma 
alrededor de la fibra de modo que apenas existe transferencia del esfuerzo y el 
efecto del reforzamiento de la fibra es insignificante. 
 
Influencia de la Orientación y de la Concentración de la Fibra 
La disposición u orientación relativa de las fibras y su concentración y 
distribución influyen radicalmente en la resistencia y en otras propiedades de los 
materiales compuestos reforzados con fibras. Con respecto a la orientación 
existen dos situaciones extremas: (1) alineación paralela de los ejes 
longitudinales de las fibras y (2) alineación al azar. Las fibras continuas 
normalmente se alinean, mientras que las fibras discontinuas se pueden alinear o 
bien se pueden orientar al azar o alinearse parcialmente. 
En el caso de esta investigación, dado el largo de la fibra de vidrio l, equivalente a 
12 mm, se tiene que l ≈ 6 lc, con lc longitud crítica de la fibra. Es decir, se tiene una 
fibra discontinua o fibra corta. Además esta fibra estará orientada al azar.4 
	
  
4.10 Materiales Compuestos con Fibras Discontinuas y Orientadas al Azar 
 
Normalmente, cuando los materiales compuestos tienen fibras orientadas al azar, 
éstas suelen ser discontinuas y cortas. 
El módulo elástico de los materiales reforzados, tanto si las fibras están alineadas 
como si están orientadas al azar, aumenta al incrementarse la fracción de volumen 
de la fibra. 
Las consideraciones sobre la orientación y la longitud de las fibras de un compuesto 
particular dependen del nivel y de la naturaleza del esfuerzo aplicado y del costo de 
fabricación. Las velocidades de producción de compuestos con fibras cortas 
(alineadas y orientadas al azar) son rápidas y se pueden conformar piezas de 
formas intrincadas que no son posibles con refuerzos de fibras continuas. Además, 
los costos de fabricación son mucho más bajos que en el caso de compuestos 
reforzados con fibras continuas y alineadas.4 
 
20	
  
	
  
 
4.11 Fibras naturales 
 
Actualmente, cada vez se utilizan más materiales reforzados con fibras que sean 
más económicas y de menor impacto medioambiental. Para ello, se están 
reforzando muchos polímeros con fibras provenientes de productos naturales 
como el lino, la fibra de coco, o fibra de lirio; utilizándose más en la industria del 
automóvil donde según una directriz de la UE para el 2015 el 95 % de la masa de 
un coche debe ser reutilizable. Además, si las fibras de refuerzo provienen de 
vegetales, el impacto medioambiental total en la fabricación de las piezas es 
mucho menor. 
Se está dedicando mucho esfuerzo de investigación en la fabricación de 
materiales compuestos completamente “ecológicos” o “verdes”. En ellos se 
refuerza la matriz del polímero natural (p. ej. celulosa) con fibras de origen vegetal 
(p. ej. fibra de lino). Ya existen polímeros comerciales completamente “verdes” y 
se prevé que su producción aumente en el futuro. 
Los polímeros reforzados son fibras de algún tipo, embebidas en una matriz de 
resina. Las fibras más comunes son las de vidrio, aramídicas (Kevlar) y carbono. 
Las resinas más comunes son las poliéster, vinil éster y epoxi. Las propiedades 
ingenieriles de los compuestos derivan, principalmente, de las propiedades físicas 
y mecánicas de la fase discontinua que son las fibras de refuerzo. Al aumentar la 
fracción en volumen de fibra aumentan las propiedades mecánicas hasta el punto 
en que la cantidad de matriz es insuficiente para soportar las fibras y transferir la 
carga al material compuesto. 
Las fibras pueden estar distribuidas dentro de la matriz al azar o siguiendo ciertas 
direcciones respecto de la geometría de la pieza (longitudinales, transversales). 
Debido a la variedad en resistencia mecánica y tenacidad es posible para un 
ingeniero escoger qué valores de tales propiedades son requeridos por cada 
aplicación, así como en qué dirección son requeridas estas propiedades.3 
 
 
21	
  
	
  
4.12 Lirio 
El lirio acuático (Eichhornia crassipes) es una planta libre flotadora miembro de la 
familia de las Pontederiaceae, que ocupa un lugar sobresaliente entre las 
comunidades de hidrófitas de agua dulce de las regiones tropicales y subtropicales 
del mundo. Las flores que la conforman, por su forma y color, son tanto la 
estructura más vistosa de la planta como el principal motivo que ha favorecido su 
introducción en estanques y acuarios de todo el mundo. Los lóbulos de la flor 
presentan tonalidades que van del color morado al lila y al azul claro, destacando 
en el lóbulo superior central una mancha de color amarillo. Su distribución en 
México es sumamente amplia, ya que crece en una gran diversidad de hábitats 
dulceacuícolas localizados desde el nivel del mar hasta los 2,250 metros de 
altitud. Los únicos lugares en los que no se ha registrado son los estados de Baja 
California Sur, Chihuahua, Zacatecas, Tlaxcala y Yucatán. 
La abundancia y la frecuencia con la que encontramos el lirio acuático (Eichhornia 
crassipes) en los cuerpos de agua naturales y artificiales en México nos hace 
pensar que se trata de una planta nativa del país. 
En las regiones fuera de su área natural de distribución, el lirio acuático es 
considerado maleza (planta indeseable) por la serie de problemas que acarrea su 
presencia y, sobre todo, por el crecimiento tan rápido de su población. En hábitats 
perturbados sustituye con frecuencia a elementos de la flora nativa. Tiene diversos 
efectos perjudiciales, entre los que se pueden mencionar el entorpecimiento de la 
navegación por ríos y lagunas, la elevación de los índices de evaporación y el 
impedimento del paso de la luz al fondo de los estanques, lo que trae como 
consecuencia la eliminación de microalgas que son el alimento de crustáceos y 
peces. Sabemos que el lirio acuático es una de las malezas, o planta invasora, 
más difíciles de exterminar en áreas inundables manejadas por el hombre en las 
regiones tropicales y subtropicales del mundo. 
 
La dispersión del lirio y su establecimiento exitoso están directamente 
relacionados con las características ambientales abióticas y bióticas. A pesar de la 
22	
  
	
  
amplia tolerancia a los factores abióticos del medio, y de ser una especie que 
puede llegar a invadir cuerpos de agua en regiones templadas y a altitudes 
considerables (su registro a mayor altitud en el mundo es en la ciudad de México), 
el lirio acuático no soporta las heladas y su crecimiento es limitado por la salinidad. 
En todo el mundo, su crecimiento óptimo se da a pH de 7 y adquiere el rango de 
infestación masiva entre 6.2 y 7.2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
23	
  
	
  
 
 
 
5 Diseño de 
Experimentos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
24	
  
	
  
5.1 Materiales 
 
Se utilizó Resina Poliéster PP-60 X 70, Fibra de lirio (tamiz 14 y 20), Catalizador 
K200 para resina Poliéster, Recipiente para mezclar, Báscula electrónica, 
Agitador, Vaselina, Molde para probetas de tensión, impacto, humedad y 
flamabilidad. 
Se escogió el lirio tamizado al 14 y 20, el tamaño de partícula en ambos resulto 
adecuado para la mezcla, se trato de experimentar con el tamiz 10, pero se 
fracaso debido a que se trataba de un tamaño de partícula muy grande, lo que 
ocasionaba una mezcla dividida, en la cual el lirio se asentaba en la parte más 
baja del recipiente contenedor de la mezcla, debido a esto se opto por descartar 
dicho tamiz. 
5.2Elaboración de los moldes 
5.2.1Molde de probetas de tensión 
Para este molde se necesita respetar las normas ASTM y utilizar un dispositivo 
que cumpla con dichas noemas (máquina universal SHIMADZU). Sabiendo las 
medidas correspondientes que deberían tener las probetas se hizo el molde para 
los ensayos de tensión a realizar. 
El molde consiste en una hoja de vidrio de 3mm como base y otra como tapa del 
mismo molde, las medidas de ambas hojas era de 17cm x 21 cm. 
Para realizar la forma de las probetas se utilizo madera comprimida de un 
centímetro de ancho, la cual era una medida aceptada por la maquina universal, y 
con esta se estandarizaron todas las probetas. El molde se puede observar en la 
ilustración 1, 2 y 3. 
25	
  
	
  
	
  
Ilustración	
  3	
  Moldes	
  para	
  probetas	
  de	
  tensión 
5.2.2Molde para probetas de humedad y flamabilidad 
Las probetas de humedad y flamabilidad compartieron el mismo tipo de molde, el 
cual fue un recipiente simple rectangular de polipropileno, este se lleno con la 
mezcla trabajada, el resultado fueron muestras como se muestran en las 
siguientes imágenes. 
	
  
Ilustración	
  4	
  Muestras	
  para	
  prueba	
  de	
  Absorción	
  de	
  Humedad 
Para las probetas de flamabilidad lo único que se hizo fue cortar dicha placa en 
barras con las medidas requeridas por la norma ASTM D 635 – 03 (Las muestras 
deberían ser de 125 mm de largo por 13 mm de ancho, como se muestra en la 
siguiente figura). 
26	
  
	
  
	
  
Ilustración	
  5	
  Muestra	
  para	
  prueba	
  de	
  flamabilidad	
  
5.2.3Molde de probetas de impacto, análisis microscópico y TGA. 
Para esta prueba se necesitó tomar las medidas estándar para las probetas que 
eran las indicadas con respecto al modelo de la máquina basándose en las 
normas ASTM. Se determinó que las medidas correctas para las probetas serian 
de: 
𝑀𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠  𝑑𝑒  𝑙𝑎𝑠  𝑝𝑟𝑜𝑏𝑒𝑡𝑎𝑠 = 10𝑥10𝑥60  𝑚𝑚   
Para esto se realizaron dos modelos distintos, uno de fierro y otro de aluminio, los 
dos fueron maquinados bajo el proceso de torneado, no contaban con ningún 
tratamiento térmico o químico que mejoraran sus propiedades. 
Se experimentó con dos distintos moldes debido que no se obtenía la calidad 
desea en las probetas, ya que por las distintas variables como el material, el 
tiempo de curado, la relación resina-fibra, la calidad del maquinado y el 
desmoldante, se veía seriamente afectada afectada. 
Materiales 
27	
  
	
  
Para este molde fue necesario 2 placas de Aluminio de 1/2 de pulgada, Empaque 
de baquelita y Tornillos M3 
Procedimiento 
1.- Por medio de las mejores prácticas aprendidas en el primer molde, aquí se 
empezó diseñando mediante un software de CAD el modelado del molde que se 
quería obtener. Ser realizo de forma mucho más sencilla, tratando de agilizar a lo 
que más se pudiera la habilidad el proceso. 
Se consideraron placas que estuvieran sujetadas por 6 tornillos en lo que era el 
perímetro de la placa, esto para que hubiera compresión en las probetas y se 
presentaran más homogéneas. 
La placa inferior era la de soporte por lo tanto ahí se decidió hacer un corte, para 
poder retirar las probetas de forma más sencillas cuando ya estuvieran curadas, 
este corte iba a estar sujetado también por tornillos para que se minimizara a lo 
más la posibilidad de derrame de material. Aquí iba a estar un empaque de 
baquelita para evitar cualquier tipo de filtración que pudiera interferir en el proceso 
de curado. 
2.- El proceso de maquinado fue muy sencillo, se realizó únicamente mediante el 
fresado para obtener la canaleta donde iba a descansar la mezcla y el barrenado 
mediante un machuelo. 
Lo ideal es que se hubiera pedido un rectificado en las canaletas donde iba a 
descansar la mezcla, esto para obtener una mucha menor rugosidad para que el 
proceso de desmoldar las piezas fuera mucho más sencillo y aumentara el 
acabado de las probetas de forma más uniforme, pero estos procesos eran caros 
y no podíamos absorberlos. 
La calidad de las probetas indiscutiblemente fueron mucho mayores, se cumplían 
con las especificaciones requeridas por parte de la máquina de impacto más 
aparte era mucho más homogénea la transferencia de calor del aluminio y por esto 
se obtuvo un mucho mejor curado por parte de las probetas junto con el aumento 
28	
  
	
  
en la habilidad del proceso ya que se obtenían tramos de 30 cm los cuales eran 
segmentados en 4 con una longitud de 6 cm la cual era la que se requería. 
	
  
Ilustración	
  6	
  Muestras	
  para	
  análisis	
  microscópico,	
  prueba	
  de	
  impacto	
  y	
  TGA.	
  
	
  
5.3 Preparación de probetas para ensayos mecánicos. 
La elaboración de la mezcla toma en cuenta la densidad de la fibra y la de la 
resina, se utilizaron las siguientes formulas para hacer cada una de las relaciones 
con las que se trabajaron. 
𝑀𝑟 = 𝑉 ∗ 𝑃𝑟 ∗ 𝐷𝑟 
 
𝑀𝑓 = 𝑉 ∗ 𝑃𝑓 ∗ 𝐷𝑓 
Mr = Masa de resina 
V = Volumen del recipiente 
Pr = porcentaje de resina a utilizar 
Dr = Densidad de la resina 
Pf = porcentaje de fibra a utilizar 
Df = Densidad de la fibra 
29	
  
	
  
Mf = Masa de la fibra 
 
Para la formula 80% resina – 20% fibra: 
Se utilizo un recipiente de 60 𝑐𝑚!, por lo tanto conociendo dicho volumen 
utilizamos la siguiente fórmula: 
𝑀𝑟 = 𝑉 ∗ 𝑃𝑟 ∗ 𝐷𝑟 
Sustituyendo: 
Masa de la resina = 60𝑐𝑚!* 0.80 * 1.28 !"
!"!
 = 61.44 gr de resina 
 
𝑀𝑓 = 𝑉 ∗ 𝑃𝑓 ∗ 𝐷𝑓 
Masa de la resina = 60𝑐𝑚!* 0.20 * 0.4 !"
!"!
 = 4.8 gr de resina 
NOTA: Por cada 10 gr de resina se agregara una gota de catalizador 
 
Para la formula 85% resina – 15% fibra: 
𝑀𝑟 = 𝑉 ∗ 𝑃𝑟 ∗ 𝐷𝑟 
Sustituyendo: 
Masa de la resina = 60𝑐𝑚!* 0.85 * 1.28 !"
!"!
 = 65.28 gr de resina 
𝑀𝑓 = 𝑉 ∗ 𝑃𝑓 ∗ 𝐷𝑓 
Masa de la resina = 60𝑐𝑚!* 0.15 * 0.4 !"
!"!
 = 3.6 gr de resina 
 
Para la formula 90% resina – 10% fibra: 
30	
  
	
  
𝑀𝑟 = 𝑉 ∗ 𝑃𝑟 ∗ 𝐷𝑟 
Sustituyendo: 
Masa de la resina = 60𝑐𝑚!* 0.90 * 1.28 !"
!"!
 = 69.12 gr de resina 
𝑀𝑓 = 𝑉 ∗ 𝑃𝑓 ∗ 𝐷𝑓 
Masa de la resina = 60𝑐𝑚!* 0.10 * 0.4 !"
!"!
 = 2.4 gr de resina 
Tomando en cuenta los valores anteriores para facilitar el proceso de elaboración 
se realizo una proporción fibra-resina, esto debido a que no todos los moldes 
tienen las mismas dimensiones por lo que se utilizo la siguiente regla: 
Por regla de tres simple: 
Tabla	
  1	
  Relación	
  en	
  peso	
  de	
  cantidad	
  de	
  fibra	
  y	
  resina	
  
Proporción Por cada 10gr de fibra 
80%-20% 128gr de resina 
85%-15% 181.33gr de resina 
90%-10% 288gr de resina 
 
Teniendo en cuenta lo anterior continuamos con la elaboración paso a paso de la 
mezcla. 
1. Pesamos la fibra y la resina utilizando las proporciones mencionadas en la 
tabla 1. 
	
  
Ilustración	
  7	
  Pesado	
  de	
  la	
  resina	
  y	
  la	
  fibra 
31	
  
	
  
2. Una vez pesada la resina y la fibra como se muestra en la ilustración 7; verter 
la resina en un recipiente limpio después se tiene que verter la fibra en el 
mismo recipiente. 
3. Enseguida mezclaremos la fibra y la resina con el agitador por alrededor de 3 
minutos (debe ser un movimiento suave y circular), mezclar hasta que quede 
una mezcla homogénea como se muestra en la ilustración 8. 
	
  
Ilustración	
  8	
  Mezclado	
  de	
  la	
  fibra	
  con	
  la	
  resina	
  
4. Agregar el catalizador k200 para resina poliéster (1 gota por cada 10gr de 
resina). 
5. Después de agregar el catalizador se debe mezclar nuevamente, suave y 
circular tratando de no crear burbujas, hacer esto por alrededor de 3 minutos. 
6. El recipiente donde curara la mezcla (Molde a utilizar) debe ser cubierto por 
una capa de vaselina, debe cubrir toda el área donde la mezcla hará contacto y 
debe ser una capa fina pero procurando no dejar espacios libres de vaselina. 
Nota: también se puede utilizar grasa de silicona. 
	
  
Ilustración	
  9	
  Molde	
  para	
  probetas	
  detensión	
  (se	
  utilizó	
  vaselina	
  para	
  evitar	
  que	
  la	
  probeta	
  se	
  pegue) 
 
7. Realizado el paso anterior se vierte la mezcla en el molde donde curara. 
32	
  
	
  
	
  
Ilustración	
  10	
  Molde	
  para	
  probetas	
  de	
  tensión	
  en	
  proceso	
  de	
  llenado 
8. Se deja curar por 48 hr a temperatura ambiente. 
9. Retirar las probetas con mucho cuidado, tratando de no romper ninguna. 
NOTA: El exceso de material puede provocar que el vidrio quede unido a la 
madera, se debe procurar que eso no pase, en caso de que haya pasado, se 
rompe el vidrio con un martillo dando pequeños golpes a la tapa hasta retirarlo 
por completo. Si el molde no se cubrió homogéneamente de vaselina puede 
provocar la unión de las probetas con la madera, si esto pasa bastara con unos 
golpes por el contorno de la probeta con un martillo de goma hasta que la 
probeta se retire en su totalidad. 
5.4Ensayos mecánicos 
 
5.4.1Prueba de Tensión 
El ensayo de tensión mide la resistencia de un material a una fuerza estática o 
gradualmente aplicada. La probeta se coloca en la máquina de pruebas y se le 
aplica una fuerza F, que se conoce como carga. 
Especificación del material 
Material compuesto de matriz polimérica (Resina Poliéster PP-70 X 60), con un 
refuerzo de fibra de lirio en tamizado 14 y 20 (ASTM E11-13 el tamaño de 
partícula es de 1.4 milímetros y 850 micrómetros respectivamente), se realizaron 
diferentes muestras las cuales fueron 3 probetas de cada relación. 
33	
  
	
  
 
Materiales 
Muestras del material a probar, un vernier, máquina universal, ordenador con el 
software correspondiente para operar y recolectar los datos, la muestra tendrá que 
tener la forma apropiada para la maquina universal a utilizar. 
Procedimiento 
Se midieron las muestras con el vernier para introducir los datos en el ordenador y 
este haga la calibración recomendada para cada probeta, después se localizaron 
las mordazas apropiadas para la muestra a probar y colocaron las muescas en la 
maquina universal, encendimos la máquina universal y por último el ordenador, y 
se preparó el software para proceder a realizar las pruebas, ya medida cada 
muestra, se procederá al ingreso de las medidas de la muestra en el ordenador, 
después de introducir los datos se colocara la muestra entre las mordazas, quitar 
los seguros de paro de emergencia de la maquina universal, empezar la prueba de 
modo automático desde el ordenador, una vez finalizada la prueba guardar los 
datos arrojados y continuar con todas las muestras repitiendo el mismo 
procedimiento. 
 
34	
  
	
  
	
  
Ilustración	
  11	
  Probeta	
  de	
  Tensión	
  en	
  máquina	
  universal	
  lista	
  para	
  ser	
  probada 
NOTA: Los datos serán guardados como Block de Notas, se tiene que hacer la 
importación de archivos desde Excel para trabajar con ellos. 
Una vez realizadas todas las muestras se tienen que transformar los datos de 
fuerza-desplazamiento a Esfuerzo-Deformación con la siguiente fórmula: 
Esfuerzo = !"#$%&
Á!"#  (!"#!"$%  !  !"#$%&!)
 𝜎 = !
!
 
Deformación = !"#$%&'&()"*+,
!"#$%&'(  !"#$%&"'"
                           𝜀 = !!!!!
!!
 
 
Teniendo las graficas de Esfuerzo deformación de cada material se tiene que 
hacer un comparativo entre las diferentes relaciones, en la sección de resultados 
se presentan las gráficas comparativas de las relaciones de mezcla con que se 
trabajaron. 
5.4.2 Prueba de Impacto (Charpy) 
Los ensayos dinámicos son realizados para valorar la capacidad de resistencia de 
los materiales a las cargas de impacto (tenacidad) y determinar su tendencia a la 
destrucción frágil. Entre los ensayos de esta índole los más conocidos son los 
ensayos de impacto a flexión con muestras ranuradas. La velocidad de 
35	
  
	
  
deformación en el caso de los ensayos dinámicos supera varios órdenes a la 
velocidad de deformación en los ensayos estáticos. 
Los impactos de ensayo a flexión son realizados con la ayuda del péndulo Charpy, 
con una energía que sobrepasa los 30kgf*cm. El es quema de ensayo se muestra 
en la figura. 
	
  
Ilustración 12 Esquema de trabajo del péndulo de Charpy 
	
  
La muestra se coloca horizontalmente en un patrón especial que garantiza 
estrictamente la posición de la incisión en la parte media del vano entre los 
apoyos. El impacto es aplicado desde el lado opuesto a la incisión, en el plano 
perpendicular al eje longitudinal de la muestra. El péndulo se fija en la posición 
inicial a la altura hα. luego la uña de fijación se retira, el péndulo cae libremente 
por efecto de la gravedad aplicando un impacto a la muestra, que la encorva y 
destruye elevándose en relación al eje vertical del péndulo Charpy en un ángulo β. 
Este ángulo tanto menor, cuanto mayor es la energía aplicada en el proceso por el 
péndulo para la deformación y destrucción de la muestra. 
	
  
 
36	
  
	
  
5.5Caracterización Fisicoquímica 
5.5.1Prueba de flamabilidad 
ASTM D 635 – 03 Standard Test Method for Rate of Burning and/or Extent and 
Time of Burning of Plastics in a Horizontal Position. 
 
Este método de prueba de fuego cubre un procedimiento de laboratorio a pequeña 
escala para la comparación de la velocidad lineal relativa de la quema o el alcance 
y el tiempo de quemado, de los plásticos en forma de barras, probado en la 
posición horizontal. 
Un espécimen del material a ensayar se apoya horizontalmente en un extremo. En 
el extremo libre se expone a una llama por 30 s. El tiempo y la magnitud de la 
quema se miden y reportan si la muestra se quema o no se quema en 100 mm. 
Muestras 
Las muestras deberán ser de 125 mm de largo por 13 mm de ancho. El espesor 
máximo no excederá de 13 mm. La anchura máxima no excederá de 13,5 mm. 
Procedimiento 
Las muestras se deberán medir para asegurar que cumplan con las 
especificaciones de la norma. Después de ser medida se hará una marca a los 
25mm del extremo libre de la muestra. Se colocara el quemador/flama directo en 
la muestra por 30s en el extremo libre, la flama debe de mantenerse fija por esos 
30s y sin superar la marca de los 25mm, después de ese tiempo, la muestra 
deberá empezar a quemarse por el largo de la barra, cuando la flama toque la 
marca de los 25mm se activara el cronometro y se detendrá hasta que se queme 
por completo los 100mm restantes de dicha muestra, en caso de no quemarse por 
completo se medirá la distancia que se quemo y en qué tiempo se quemo, de 
ninguna manera el quemador deberá colocarse nuevamente si es que se apago la 
flama. 
37	
  
	
  
	
  
Ilustración	
  13	
  Ejemplo	
  para	
  prueba	
  de	
  flamabilidad 
 
 
Cálculo 
 
Se medirá la tasa de quemado lineal (V), en milímetros por minuto. 
 
V =  !"#
!
 
 
L= Longitud quemada de la barra en milímetros. 
t = tiempo de quemado en segundos 
 
 
Especificación del material 
Material compuesto de matriz polimérica (Resina Poliéster PP-70 X 60), con un 
refuerzo de fibra de lirio en tamizado 20 y 14 (ASTM E11-13 el tamaño de 
partícula 14 es de 1.4 milímetros y el 20 que tiene un tamaño de 850 
micrómetros), se realizaron 10 muestras de cada una de las diferentes relaciones 
con las que trabajamos las cuales abarcan el tamiz 14 y 20 en proporciones 
resina-fibra 80%-20%, 85%-15%, 90%-10%. 
 
	
  
38	
  
	
  
5.5.2 Prueba de Absorción de Agua 
 
El procedimiento se realizó utilizando la norma ASTM 272-01 Standard Test 
Method for Water Absorption of Core Materials for Structural Sandwich 
Constructions (Space Simulation; Aerospace and Aircraft; Composite Materials). 
 
Este método de ensayo cubre la determinación de absorción de agua por diversos 
tipos de materiales de la base estructural cuando son sumergidos en un ambiente 
de alta humedad. La muestra de ensayo presentó la siguiente geometría: ser 
mayor a 75 mm por 75 mm por 12,7 mmde espesor. 
 
Especificación del material 
Material compuesto de matriz polimérica (Resina Poliéster PP-70 X 60), con un 
refuerzo de fibra de lirio en tamizado 20 y 14 (ASTM E11-13 el tamaño de 
partícula T-14 es de 1.4 milímetros y el T-20 que tiene un tamaño de 850 
micrómetros), se realizaron 5 muestras de cada una de las diferentes relaciones 
con las que trabajamos las cuales abarcan el tamiz 14 y 20 en proporciones 
resina-fibra 80%-20%, 85%-15%, 90%-10%. 
 
Procedimiento 
Las muestras se tendrán en Inmersión total durante 24 Hr en un recipiente a 
temperatura de 23°± 3°. Los materiales que flotan deben mantenerse bajo el agua 
contenidos por una red para evitar que suban a la superficie. Al final de las 24 h, 
se retiran los especímenes, agitar vigorosamente, limpie toda el agua superficial 
con un paño seco, y pesar inmediatamente y registrar el peso. 
 
 
Cálculo 
Calcular el porcentaje de incremento de peso con la siguiente expresión: 
Incremento de peso % = !!!
!
  𝑥  100 
Donde: 
39	
  
	
  
W = Peso húmedo (gramos). 
D = Peso en seco (gramos). 
 
5.5.3 Prueba de Análisis Microscópico 
El Microscopio electrónico de barrido o SEM (Scanning Electron Microscopy), 
utiliza un haz de electrones en lugar de un haz de luz para formar una imagen 
ampliada de la superficie de un objeto. Es un instrumento que permite la 
observación y caracterización superficial de sólidos inorgánicos y orgánicos. Tiene 
una gran profundidad de campo, la cual permite que se enfoque a la vez una gran 
parte de la muestra. 
 
5.5.4 Prueba de Análisis TGA. 
 
El análisis TGA permite conocer la degradación del material presentada en porcentaje a 
medida que se aumenta la temperatura, se utilizó un equipo TGA Q500 en un método de 
operación normal teniendo una rampa de temperatura de 10°C/min en una atmosfera de 
nitrógeno de 60ml/min. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
40	
  
	
  
 
 
 
 
 
 
 
 
6 Resultados 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
41	
  
	
  
6.1 Prueba de Tensión 
La prueba de tensión se llevó a cabo en una maquina universal de tipo SHIMADZU a una 
velocidad de 5mm/min en un procedimiento estático. 
a) T20 80% Resina-20% Fibra 
	
  
Gráfica	
  1 
En la gráfica 1 se observan los mejores los ejemplares de la proporción 80% 
Resina - 20% Fibra en el tamiz número 20, podemos observar que el 
comportamiento de las tres probetas es muy similar casi idéntico en su rango 
elástico, hasta su límite de elasticidad, después las probetas siguen un 
comportamiento similar e incluso su primer fractura se observa en las tres en un 
intervalo de deformación muy corto, la primer fractura se da en las tres probetas 
entre 0.02 y 0.0025, donde realmente se encuentra una diferencia más notable es 
0.0E+00	
  
5.0E+05	
  
1.0E+06	
  
1.5E+06	
  
2.0E+06	
  
2.5E+06	
  
3.0E+06	
  
3.5E+06	
  
4.0E+06	
  
4.5E+06	
  
5.0E+06	
  
0	
   0.005	
   0.01	
   0.015	
   0.02	
   0.025	
   0.03	
   0.035	
   0.04	
   0.045	
   0.05	
  
Es
fu
er
zo
,	
  P
a	
  
Deformación	
  
42	
  
	
  
en su fractura final en donde la probeta representada con el color verde mostro 
mejores prestaciones. 
b) T20 85% Resina-15% Fibra. 
	
  
Gráfica	
  2 
Esta gráfica 2 es un claro ejemplo de la repetibilidad que se obtuvo en el trabajo 
ya que nos encontramos con tres probetas con comportamiento muy parecido en 
donde la representada con el color morado alcanzó la máxima fractura final a una 
mayor deformación y a una fuerza más grande que sus similares, se observa 
tambien que muestran su primer fractura muy similar en relación a su deformación 
0.0E+00	
  
2.0E+06	
  
4.0E+06	
  
6.0E+06	
  
8.0E+06	
  
1.0E+07	
  
1.2E+07	
  
0	
   0.005	
   0.01	
   0.015	
   0.02	
   0.025	
   0.03	
   0.035	
   0.04	
   0.045	
  
Es
fu
er
zo
,P
a	
  
Deformación	
  
43	
  
	
  
ya que esta se da entre 0.01 y 0.02, en esta proporción de resina-fibra su región 
elastica es muy corta, esto quiere decir que el material tiene un comportamiento 
plástico. 
c) T20 90% Resina-10% Fibra. 
	
  
Gráfica	
  3 
 
El grafico 3 presenta las graficas de esfuerzo-deformación correspondientes a la 
proporción 90% resina – 10% fibra del tamiz número 20 de fibra de lirio, se 
seleccionaron las dos mejores prestaciones mostrando un comportamiento similar 
0.0E+00	
  
2.0E+06	
  
4.0E+06	
  
6.0E+06	
  
8.0E+06	
  
1.0E+07	
  
1.2E+07	
  
0	
   0.005	
   0.01	
   0.015	
   0.02	
   0.025	
   0.03	
   0.035	
   0.04	
  
Es
fu
er
zo
,P
a	
  
Deformación	
  
44	
  
	
  
en la región plástica, y siguieron en un comportamiento igualitario hasta el punto 
de la primer fractura, donde la probeta representada por la línea azul soporto un 
esfuerzo mucho mayor a su similar representado con la línea roja. 
 
d) T14 80% Resina-20% Fibra. 
	
  
Gráfica	
  4 
 
0.0E+00	
  
1.0E+06	
  
2.0E+06	
  
3.0E+06	
  
4.0E+06	
  
5.0E+06	
  
6.0E+06	
  
7.0E+06	
  
0	
   0.005	
   0.01	
   0.015	
   0.02	
   0.025	
   0.03	
  
Es
fu
er
zo
,P
a	
  
Deformación	
  
45	
  
	
  
Esta gráfica representa el diagrama esfuerzo-deformación de la proporción 80% 
Resina-20% Fibra en el tamaño de fibra T14, se muestra un comportamiento que 
sigue en las tres probetas una línea de tendencia similar, pero a diferencia de las 
otras proporciones esta proporción es bastante irregular en su comportamiento, ya 
que se ven una serie de altos y bajos en las gráficas a diferencia de las otras 
proporciones donde es un comportamiento más predecible y consistente, el punto 
a resaltar es que las tres probetas tienen una deformación prácticamente igual y 
con una diferencia de esfuerzos no muy grande. 
 
e) T14 85% Resina-15% Fibra 
	
  
Gráfica	
  5 
0.0E+00	
  
2.0E+06	
  
4.0E+06	
  
6.0E+06	
  
8.0E+06	
  
1.0E+07	
  
1.2E+07	
  
0	
   0.005	
   0.01	
   0.015	
   0.02	
   0.025	
   0.03	
   0.035	
   0.04	
  
Es
fu
er
zo
,P
a	
  
Deformación	
  
46	
  
	
  
Gráfico 5 de esfuerzo-deformación en la proporción 85% resina 15% fibra en T14 
las gráficas muestran un comportamiento igualitario hasta el punto de la fractura 
final de la muestra representada en color azul, mientras que la otra probeta tiene 
un comportamiento que continua aumentando en esfuerzo hasta que llega a su 
primer fractura, donde se ve una disminución notable en el gráfico, pero se 
recupera tras esa primer fractura y le da la capacidad de llegar a un esfuerzo 
mucho mayor. 
f) T14 90% Resina-10% Fibra 
	
  
Gráfica	
  6 
0.0E+00	
  
5.0E+05	
  
1.0E+06	
  
1.5E+06	
  
2.0E+06	
  
2.5E+06	
  
3.0E+06	
  
3.5E+06	
  
4.0E+06	
  
4.5E+06	
  
0	
   0.01	
   0.02	
   0.03	
   0.04	
   0.05	
   0.06	
  
Es
fu
er
zo
,	
  P
a	
  
Deformación	
  
47	
  
	
  
Aquí se muestra el mejor espécimen que se obtuvo de la relación 90% resina-10% 
Fibra de lirio, se muestra solo uno debido a que en esa cantidad de resina en ese 
tamiz resulto muy difícil realizar probetas exitosas, muchas de las cuales 
presentaron agujeros y grietas al salir de su proceso de curado, lo que daba 
prestaciones pésimas en la prueba de tensión, sin embargo se pudo obtener una 
que dio prestaciones competitivas en relación con las otras proporciones.Después 
de revisar cada uno de los gráficos se escogió al mejor de cada grupo de las 
diferentes proporciones y el resultado fue el siguiente. 
g) Comparativo final 
	
  
Gráfica	
  7 
0.0E+00	
  
2.0E+06	
  
4.0E+06	
  
6.0E+06	
  
8.0E+06	
  
1.0E+07	
  
1.2E+07	
  
0	
   0.01	
   0.02	
   0.03	
   0.04	
   0.05	
   0.06	
  
Es
fu
er
zo
,P
a	
  
Deformación	
  
T14.80%-­‐20%	
  
T20.90%-­‐10%	
  
T14.90%-­‐10%	
  
T20.85%-­‐15%	
  
T20.80%-­‐20%	
  
T14.85%-­‐15%	
  
48	
  
	
  
Con el fin de encontrar la mejor relación de material también se compararon las 
muestras entre los T14, T20, relación 80% Resina-20% Fibra, relación 85% 
Resina-15% Fibra y relación 90% Resina-10%Fibra. De las mejores muestras de 
cada relación de material a continuación las graficas. Esto se realiza con la 
finalidad de encontrar alguna similitud o una constante que se pueda definir como 
repetible y así encontrar la fórmula más eficaz y con mejores prestaciones. 
 
h) Comparativo del Tamiz 14 
	
  
Gráfica	
  8 
0.0E+00	
  
2.0E+06	
  
4.0E+06	
  
6.0E+06	
  
8.0E+06	
  
1.0E+07	
  
1.2E+07	
  
0	
   0.01	
   0.02	
   0.03	
   0.04	
   0.05	
   0.06	
  
Es
fu
er
zo
,P
a	
  
Deformación	
  
T14	
  85%-­‐15%	
  
T14	
  80%-­‐20%	
  
T14	
  90%-­‐10%	
  
49	
  
	
  
 
La gráfica 8 muestra la comparación de resultados de las mejores muestras del 
tamiz 14 en las diferentes relaciones con las que se trabajaron. Este grafico deja 
ver que no hay grandes similitudes entre muestras por el hecho de compartir el 
mismo tamiz, dejando ver que la relación en que estos se trabajen es realmente lo 
que importara y marcara la diferencia más notable. Debemos de recordar que el 
tamiz 14 es un tamaño de fibra más grande el resultado de la experimentación nos 
dejo ver que a mayor sea el tamaño del tamiz, la homogeneización de la mezcla 
se verá seriamente afectada ya que es mucho más complicado realizar una 
mezcla satisfactoria con este número de tamiz, las consecuencias son la 
formación de burbujas internas en las muestras trayendo como resultado 
prestaciones muy poco favorables. 
i) Comparativo del Tamiz 20 
	
  
Gráfica	
  9 
0.0E+00	
  
2.0E+06	
  
4.0E+06	
  
6.0E+06	
  
8.0E+06	
  
1.0E+07	
  
1.2E+07	
  
0	
   0.005	
   0.01	
   0.015	
   0.02	
   0.025	
   0.03	
   0.035	
   0.04	
   0.045	
   0.05	
  
Es
fu
er
zo
,P
a	
  
Deformación	
  
T20	
  80%-­‐20%	
  
T20	
  90%-­‐10%	
  
T20	
  85%-­‐15%	
  
50	
  
	
  
A diferencia del tamiz 14 el tamiz número 20 resultó ser un gran aliado de la 
resina, ya que se hacia una mezcla más homogénea esto donde era difícil 
encontrar espacios vacios de fibra dentro de la mezcla, esta acción positiva da 
como resultado muestras mucho más consistentes, y es posible verlo en la gráfica 
anterior, donde se ve claramente un comportamiento similar en la región plástica, 
incluso la primer fractura se da en los tres en un espacio de deformación muy 
corto siendo este entre 0.015 y 0.02, la diferencia más notable se dio en la fractura 
final, ya que las proporciones 85%resina / 15% resina y 90%resina / 10% se ve un 
mayor resistencia a la fuerza aplicada, mientras que la relación restante resulto 
tener un comportamiento más elástico deformándose mucho más que las dos 
anteriormente mencionadas. 
j) Relación 80% Resina-20% Fibra 
	
  
Gráfica	
  10 
0.0E+00	
  
1.0E+06	
  
2.0E+06	
  
3.0E+06	
  
4.0E+06	
  
5.0E+06	
  
6.0E+06	
  
7.0E+06	
  
0	
   0.005	
   0.01	
   0.015	
   0.02	
   0.025	
   0.03	
   0.035	
   0.04	
   0.045	
   0.05	
  
Es
fu
er
zo
,P
a	
  
Deformación	
  
T20	
  80%-­‐20%	
  
T14	
  80%-­‐20%	
  
51	
  
	
  
La grafica mostrada anteriormente nos muestra los mejores especímenes de las 
relaciones 80% resina / 20% fibra, realmente no muestran similitudes entre ambos 
gráficos siendo comportamientos completamente diferentes. 
k) Relación 85% Resina-15% Fibra 
	
  
Gráfica	
  11 
A diferencia del gráfico de la proporción 80% resina / 20% Fibra este si guarda un 
comportamiento muy similar desde 0 hasta 0.015 en la deformación, pero al final 
nos damos cuenta que uno muestra un comportamiento con mayor elasticidad o 
capacidad a la deformación y el otro tiene mayor capacidad de soportar una fuerza 
aplicada a la tensión. 
0.0E+00	
  
2.0E+06	
  
4.0E+06	
  
6.0E+06	
  
8.0E+06	
  
1.0E+07	
  
1.2E+07	
  
0	
   0.01	
   0.02	
   0.03	
   0.04	
   0.05	
   0.06	
  
Es
fu
er
zo
,P
a	
  
	
  
Deformación	
  
Relaciones	
  85%	
  Resina-­‐15%	
  Fibra	
  
T20	
  85%-­‐15%	
  
T14	
  85%-­‐15%	
  
52	
  
	
  
l) Relación 90% Resina-10% Fibra 
	
  
Gráfica	
  12 
 
La gráfica muestra la comparación de la relación 90-10 en los dos diferentes 
tamaños de fibra con los que se trabajo, se ve claramente que no guardan una 
comportamiento similar, si no que se comportan totalmente diferente, siendo en 
este caso que no importa que compartan la misma relación no se comportaran de 
manera similar. 
0.0E+00	
  
2.0E+06	
  
4.0E+06	
  
6.0E+06	
  
8.0E+06	
  
1.0E+07	
  
1.2E+07	
  
0	
   0.005	
   0.01	
   0.015	
   0.02	
   0.025	
   0.03	
   0.035	
   0.04	
  
Es
fu
er
zo
,P
a	
  
Deformación	
  
T20	
  90%-­‐10%	
  
T14	
  90%-­‐10%	
  
53	
  
	
  
La única similitud que estos dos muestran es su última fractura, ya que es muy 
similar. 
A continuación se expresa un resumen cuantitativo de las principales propiedades 
que se miden en tensión. Se agrego una línea de tendencia a los gráficos 
anteriormente mostrados. Con la línea de tendencia podemos tener una ecuación 
característica de cada muestras y con dicha línea mediante integración se puede 
saber el área bajo la curva y de esta manera saber la resilencia la cual es 
la energía de deformación que puede ser recuperada de un cuerpo deformado 
cuando cesa el esfuerzo que causa la deformación. La resiliencia es igual 
al trabajo externo realizado para deformar un material hasta su límite elástico. 
Tabla	
  2.	
  Resultados	
  globales	
  de	
  propiedades	
  mecánicas	
  de	
  las	
  pruebas	
  de	
  ensayo	
  de	
  tensión	
  
Probeta	
   Cedencia	
   Primer	
  fractura	
  	
   fractura	
  final	
  	
   Deformación	
  final	
  	
   Resilencia	
  
GPa	
   GPa	
   GPa	
  
T20	
  90:10	
   0.76	
   1.12	
   9.53	
   0.035	
   8.13E+64	
  
T20	
  85:15	
   1.08	
   2.29	
   10.93	
   0.04	
   5.32E+64	
  
T20	
  80:20	
   0.90	
   1.30	
   4.40	
   0.044	
   1.82E+62	
  
T14	
  90:10	
   2.78	
   7.07	
   9.72	
   0.036	
   1.17E+65	
  
T14	
  85:15	
   1.38	
   3.83	
   4.01	
   0.026	
   4.80E+60	
  
T14	
  80:20	
   2.56	
   3.29	
   6.58	
   0.05	
   5.32E+63	
  
 
En la Tabla 2 se expresan los resultados de las mejores muestras de cada 
combinación, podemos deducir de la tabla anterior que la mejor combinación es 
T20 en 85% resina por 15% de fibra, lo podemos observar debido a que es el que 
notoriamente soporta una fuerza mayor hasta su fractura final, y su deformación 
final es bastante buena siendo la número tres en posición en relación a sus 
similares. 
 
 
 
54	
  
	
  
	
  
Ilustración 14 Probeta de ensayo de tensión en el molde contenedor 
En la imagen anterior se muestra como era el resultado final de la probeta una vez 
curada, en la imagen se muestra la probeta aún entra las placas de madera que 
servían como molde, para retirar la muestra se daban golpes muy leves a la 
superficie y sobretodo en el contorno de la muestra, de esta manera la resina 
excedente se quebraba y daba paso a la salida de la muestra. En la imagen 
siguiente se muestra una probeta fuera del molde. 
 
	
  
Ilustración 15 Muestra lista para ensayo de tensión 
55	
  
	
  
Las probetas de Tensión fueron las que se realizaron en primer lugar esto dio 
lugar a errores que a lo largo del proyecto se fueron perfeccionando, en la imagen 
siguiente se muestra una probeta de ensayo de tensión con una imperfección muy 
grave de fabricación, la imperfección no era notoria en el exterior de la muestra, si 
no que se trataba de una imperfección interna esto debido a que durante el 
proceso de llenado no se tuvo el cuidado pertinente, el no compactar bien la 
mezcla da origen a burbujas en el interior de nuestro material lo que da como 
resultado un punto frágil en el mismo, esto se hizo notorio durante la realización 
del ensayo y lo que se obtuvo fue un material que se cedió muy rápidamente. 
 
	
  
Ilustración 16 Probeta de tensión con imperfección interna. 
 
	
  
56	
  
	
  
	
  
Ilustración 17 Ejemplo de una probeta sin imperfecciones internas 
Lo anterior dio como resultado una ruptura poco frecuente, ya que como 
mencionábamos anteriormentela burbuja creó un punto de fragilidad notable, y 
cuando se puso a prueba la ruptura se dio justamente por el punto donde se 
encontraba la burbuja. En la ilustración siguiente se puede observar la 
comparación de la probeta defectuosa con una probeta sin fallas, la probeta sin 
fallas mostro una ruptura casi por el centro de la muestra lo que significo que 
nuestro material era homogéneo en cualquier parte del mismo y el resultado que 
esta muestra arrojo era exacto y repetible, lo cual era de primordial importancia 
para nosotros. La muestra con la burbuja interna da como resultado una ruptura 
poco usual siendo esta en la parte superior de la muestra y esto se debió como lo 
mencionamos antes debido a que dicha burbuja se encontraba justamente en el 
punto de ruptura. 
57	
  
	
  
	
  
Ilustración	
  18	
  Comparativo	
  de	
  probeta	
  con	
  imperfección	
  (izquierda)	
  contra	
  una	
  probeta	
  sin	
  imperfección	
  (derecha)	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
58	
  
	
  
6.2	
  Prueba	
  de	
  Absorción	
  de	
  agua	
  
Tabla	
  2	
  Absorción	
  de	
  agua	
  
Probeta Peso 
Antes 
(gr) 
Peso 
después 
(gr) 
Densidad 
antes 
(gr/cm3) 
Densidad 
después 
(gr/cm3) 
Incremento 
de peso 
% 
 
 
T20 80:20 
209 212 1.2337 1.2514 1.4354 
205 207 1.2101 1.2219 0.9756 
208 210 1.2278 1.2396 0.9615 
206 208 1.2160 1.2278 0.9708 
207 209 1.2219 1.2337 0.9661 
 
 
 
T20 85:15 
238 240 1.2844 1.2951 0.8403 
207 209 1.2219 1.2337 0.9661 
210 212 1.2396 1.2514 0.9523 
212 214 1.2514 1.2632 0.9433 
206 208 1.2160 1.2278 0.9708 
 
 
 
T20 90:10 
234 236 1.2600 1.2708 0.8547 
208 210 1.2278 1.2396 0.9615 
210 213 1.2396 1.2573 1.4285 
211 213 1.2455 1.2573 0.9478 
209 211 1.2337 1.2455 0.9569 
 
 
 
T14 80:20 
210 212 1.2396 1.2514 0.9523 
206 209 1.2160 1.2337 1.4563 
208 210 1.2278 1.2396 0.9615 
209 211 1.2337 1.2455 0.9569 
207 210 1.2211 1.2396 1.4492 
 
 
 
T1485:15 
204 207 1.2042 1.2219 1.4705 
208 210 1.2278 1.2396 0.9615 
209 211 1.2337 1.2455 0.9569 
210 212 1.2396 1.2514 0.9523 
59	
  
	
  
209 211 1.2337 1.2455 0.9569 
 
 
T14 90:10 
212 214 1.2514 1.2632 0.9433 
208 210 1.2278 1.2396 0.9615 
209 212 1.2337 1.2514 1.4354 
207 209 1.2219 1.2337 0.9661 
209 211 1.2337 1.2455 0.9569 
 
Estos fueron los resultados obtenidos después de realizada la inmersión en agua 
durante 24 hr. A continuación una tabla que muestra un análisis de resultados. 
 
Tabla	
  3	
  Resultados	
  de	
  absorción	
  de	
  agua	
  globales	
  
 
Probetas Promedio del incremento 
de peso expresado en % 
Desviación estándar del 
incremento de peso 
expresado en % 
T20 80%-20% 1.062 0.209 
T20 85%-15% 0.935 0.054 
T20 90%-10% 1.030 0.227 
T14 80%-20% 1.155 0.272 
T14 85%-15% 1.060 0.230 
T14 90%-10% 1.053 0.214 
 
La Tabla 4 muestra el incremento de peso en porcentaje y desviación estándar 
que se obtuvo después del experimento, si el incremento de peso fue muy 
pequeño en todas las combinaciones, jamás siendo mayor a 2% de su peso, el 
que fue nuevamente quien presentó mejores prestaciones fue la combinación T20 
en proporción 85% Resina-15% Fibra teniendo solamente un 0.935% de 
incremento de peso. 
60	
  
	
  
En la siguiente sección se muestra un ejemplo y fotos de la realización del 
experimento. Se muestran a continuación algunas de las probetas del ensayo. 
	
  
Ilustración 19 Muestras listas para prueba 
 
 
	
  
Ilustración 20 Muestra sumergida en Agua 
 
61	
  
	
  
	
  
Ilustración 21 Muestra totalmente sumergida 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
62	
  
	
  
6.3 Prueba de flamabilidad 
 
Tabla	
  4	
  Datos	
  Obtenidos	
  en	
  prueba	
  de	
  flamabilidad	
  de	
  probetas	
  del	
  Tamiz	
  20	
  
Probeta ¿Se quemo por 
completo? 
(si/no) 
Distancia 
quemada 
(mm) 
Tiempo 
encendido 
(seg) 
tasa de 
quemado lineal 
V (mm/min) 
 
 
 
 
 
T20 80:20 
no 12 243 2.96 
no 11 240 2.75 
no 10 236 2.54 
no 14 238 3.53 
no 11 239 2.76 
no 12 240 3.00 
no 10 242 2.48 
no 13 244 3.20 
no 12 245 2.94 
no 14 238 3.53 
 
 
 
 
 
T20 85:15 
no 13 239 3.26 
no 11 240 2.75 
no 10 250 2.40 
no 12 239 3.01 
no 12 238 3.03 
no 10 236 2.54 
no 11 240 2.75 
no 12 244 2.95 
no 13 245 3.18 
no 10 244 2.46 
 
 
 
63	
  
	
  
 
 
 
 
T20 90:10 
no 12 243 2.96 
no 14 246 3.41 
no 10 240 2.50 
no 11 239 2.76 
no 12 240 3.00 
no 14 248 3.39 
no 13 246 3.17 
no 11 247 2.67 
no 10 245 2.45 
no 10 239 2.51 
	
  
Tabla	
  5	
  	
  Datos	
  Obtenidos	
  en	
  prueba	
  de	
  flamabilidad	
  de	
  probetas	
  del	
  Tamiz	
  14	
  
 
Probeta ¿Se quemo 
por completo? 
(si/no) 
Distancia 
quemada 
(mm) 
Tiempo 
encendido 
(seg) 
tasa de quemado 
lineal V (mm/min) 
 
 
 
 
T14 80:20 
no 11 244 2.70 
no 12 241 2.99 
no 12 235 3.06 
no 13 239 3.26 
no 10 240 2.50 
no 11 242 2.73 
no 11 243 2.72 
no 12 246 2.93 
no 13 244 3.20 
no 12 239 3.01 
 
 
 
64	
  
	
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
T14 85:15 
no 11 242 2.73 
no 11 246 2.68 
no 13 238 3.28 
no 12 237 3.04 
no 13 235 3.32 
no 11 240 2.75 
no 14 241 3.49 
no 10 244 2.46 
no 13 247 3.16 
no 12 249 2.89 
 
 
 
 
 
T14 90:10 
no 13 250 3.12 
no 13 246 3.17 
no 12 247 2.91 
no 10 246 2.44 
no 13 238 3.28 
no 12 239 3.01 
no 14 244 3.44 
no 10 245 2.45 
no 11 244 2.70 
no 13 238 3.28 
65	
  
	
  
Tabla	
  6	
  Resultados	
  finales	
  prueba	
  de	
  flamabilidad	
  
 
Probetas Promedio de la tasa de 
quemado lineal 
Desviación estándar de la 
tasa de quemado lineal 
T20 80%-20% 2.97 mm/min 0.36 
T20 85%-15% 2.83 mm/min 0.30 
T20 90%-10% 2.88 mm/min 0.36 
T14 80%-20% 2.91 mm/min 0.24 
T14 85%-15% 2.98 mm/min 0.32 
T14 90%-10% 2.98 mm/min 0.34 
 
Las muestras que se sometieron a la prueba de flamabilidad presentaron un 
comportamiento similar ya que ninguna paso de la tasa de quemado de los 3 
mm/min pero tampoco ninguna estuvo por debajo de 2.88 mm/min, el resultado 
que arrojo la prueba fue bastante satisfactorio, debido a que la prueba está 
diseñada para que el material se queme en su totalidad, pero nuestro material no 
se quema totalmente ni si quiera esta cerca de hacerlo ya que la prueba consiste 
en dejar la flama directa a la muestra por 30 seg y después retirarla, para después 
esperar a que se consuma en su totalidad, lo que paso en nuestro material es que 
la flama se mantuvo en una misma zona, ya que la flama no avanza más de 2 cm 
en ninguno de los casos, lo que pasa es que la flama se queda en un solo lugar 
hasta que este se torna de un color negro, la flama nunca durara encendida más 
de 5 min. A continuación se muestran una serie de imágenes de la realización de 
la prueba. 
66	
  
	
  
	
  
Ilustración 22 Muestras de flamabilidad listas para probarse 
	
  
Ilustración 23 Probeta de flamabilidad en prueba 
En la imagen anterior se muestra una probeta siendo experimentada, la flama se 
muestra constante pero al transcurrir de los minutos se desvaneció sin haber 
avanzado más de 2cm como se muestra en la ilustración siguiente. 
 
67	
  
	
  
	
  
Ilustración 24 Probeta al finalizar la prueba 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
68	
  
	
  
6.4 Análisis Microscópico 
Se hizo el análisis a cada una de nuestras combinaciones, esto para observar de 
manera microscópica el comportamiento de las muestras, a continuación los 
resultados. 
a) T14 en una relación 80% resina y 20% fibra. 
	
  
	
  
Ilustración	
  20	
  Micrografía	
  T14	
  en	
  proporción	
  80%-­‐20%	
  
 
 
Ilustración	
  27	
  Micrografía	
  T14	
  en	
  proporción	
  80%-­‐20%	
  (100µm) 
69	
  
	
  
En las Ilustraciones 26 y 27 se muestra la fotografía de el material bajo la lente 
del microscopio, como se puede observar en la imagen se hace un acercamiento a 
un filamento de fibra, en esta imagen se trata del tamiz 14 lo que notablemente se 
puede observar es queeste muestra orificios dentro de la fibra lo cual es normal 
debido a su tamaño, esto se debe a que el tamaño de la fibra es mayor que el 
tamiz 20 lo que da a lugar a estas imperfecciones, esto podría dar como resultado 
fragilidad en las muestras, pero a su vez la fotografía muestra una buena 
adherencia entre la fibra y la resina. 
 
b) T14 en una relación 85% resina y 15% fibra. 
 
	
  
Ilustración	
  28	
  Micrografía	
  T14	
  en	
  proporción	
  85%-­‐15%	
  (100µm) 
70	
  
	
  
	
  
Ilustración	
  29	
  Micrografía	
  T14	
  en	
  proporción	
  85%-­‐15%	
  (10µm) 
 
En las imágenes anteriores observamos T14 en una relación 85% resina y 15% 
fibra el cual muestra una superficie mucho más limpia que la anterior pero con 
fibras irregulares. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
71	
  
	
  
c) T14 en una relación 90% resina y 10% fibra. 
 
	
  
Ilustración	
  28	
  Micrografía	
  T14	
  en	
  proporción	
  90%-­‐10%	
  (100µm) 
 
	
  
Ilustración	
  29	
  Micrografía	
  T14	
  en	
  proporción	
  90%-­‐10%	
  (10µm) 
 
72	
  
	
  
En las muestras anteriores observamos un gran parecido con T14 en una relación 
85% resina y 15% fibra pero podemos decir que se ve una superficie mucho más 
lisa y se muestra una buena aleación entre la fibra y la resina. 
d) T20 en una relación 80% resina y 20% fibra. 
	
  
Ilustración	
  30	
  Micrografía	
  T20	
  en	
  proporción	
  80%-­‐20%	
  (10µm) 
	
  
Ilustración	
  31	
  Micrografía	
  T20	
  en	
  proporción	
  80%-­‐20%	
  (100µm) 
73	
  
	
  
Observamos una imagen de un filamento de fibra del tamiz 20 rodeado de resina, 
se puede apreciar una superficie limpia y lisa con un comportamiento idóneo entre 
resina y fibra, ya que no se ven burbujas en ninguna de las imágenes 
presentadas. 
 
e) T20 en una relación 85% resina y 15% fibra. 
	
  
Ilustración	
  32	
  Micrografía	
  T20	
  en	
  proporción	
  85%-­‐15%	
  (100µm) 
	
  
Ilustración	
  33	
  Micrografía	
  T20	
  en	
  proporción	
  85%-­‐15%	
  (10µm) 
74	
  
	
  
Observamos igualmente una superficie bastante lisa y limpia y es posible 
identificar los hilos de fibra mejor conformados, estamos hablando del tamiz 20 y a 
diferencia del 14 no se ven imperfecciones dentro de la fibra lo cual es favorecedor 
para el material. 
f) T20 en una relación 90% resina y 10% fibra. 
	
  
Ilustración	
  34	
  Micrografía	
  T20	
  en	
  proporción	
  90%-­‐10%	
  (100µm) 
 
	
  
Ilustración	
  35	
  Micrografía	
  T20	
  en	
  proporción	
  90%-­‐10%	
  (10µm) 
 
75	
  
	
  
 
Recordemos que el material es en mayor porcentaje resina por eso se observa los 
filamentos de fibra rodeados por la resina, en este tamiz no se observo una sola 
burbuja o imperfección fuera de parámetros, por eso podemos concluir que el 
tamiz 20 es el ideal para hacer nuestro material. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
76	
  
	
  
6.5 Análisis TGA 
Este análisis como se explico anteriormente indica la degradación del material 
expresada en porcentaje con relación a un incremento de temperatura constante, 
en este caso fue de 10°C/min, a continuación los gráficos correspondientes. 
 
a) TGA correspondiente al lirio 
	
  
Gráfica	
  13	
  
En la gráfica 13 está representada la degradación del lirio sin ser combinado con la 
resina, podemos observar que en la primera parte del descenso de porcentaje de peso es 
mínima estamos hablando de los primeros 200°C, probablemente sea perdida de agua en 
el lirio después se observa un descenso acelerado del porcentaje de peso indicando que 
se degrada la materia hasta llegar a los 550°C quedando un 25% del peso del lirio. 
 
 
 
 
 
 
77	
  
	
  
b) TGA correspondiente a la mezcla de resina con fibra. 
 
	
  
Gráfica	
  14	
  
La Gráfica 14 muestra la degradación del material resina con fibra, tenemos un solo 
gráfico de las diferentes muestras debido a la similitud de estos, es decir es despreciable 
en este caso las diferentes combinaciones, se muestra un primer descenso mínimo del 
material hasta los 250°C nuevamente lo primero en perderse es el agua, pero a partir de 
los 300°C hasta los 400°C se degrada casi en su totalidad a diferencia del lirio solo se 
podría decir que en combinación con la resina el materia queda casi consumido por 
completo. 
	
  
	
  
	
  
 
 
78	
  
	
  
 
 
 
 
 
7 Investigación a futuro y 
sugerencias 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
79	
  
	
  
No podemos dar por concluida la sección de resultados sin agregar una nota 
importante pero que no entra en ningún experimento, el catalizador es crucial en la 
elaboración de nuestro material, pero cabe señalar que se debe utilizar de manera 
muy cuidadosa y estrictamente en las proporciones en las que mencionamos en la 
parte de elaboración de la mezcla, este comentario es debido a que la falta de 
catalizador puede originar una mezcla que no terminé por endurecer, pero una 
mezcla con exceso de catalizador echara a perder todo nuestro lote, el catalizador 
elevara la temperatura de la mezcla, y si se utiliza en demasía puede ocasionar un 
resultado crítico a continuación un ejemplo. 
	
  
Ilustración 37 Mezcla con burbujas debido a un aumento ligero en el catalizador 
La Ilustración 37 muestra el ejemplo de una mezcla con exceso de catalizador en 
esa ocasión el catalizador fue solo un poco más de lo que se debió utilizar, dando 
como resultado burbujas visibles en la superficie del material. En la imagen 
siguiente se muestra lo que pasa cuando excedemos en demasía el catalizador, 
los resultados son muy poco favorables lo que origina la perdida de nuestro lote y 
un gasto de dinero ya que es completamente inservible. 
	
  
80	
  
	
  
	
  
Ilustración 38 Material con exceso de catalizador 
La Ilustración 38 muestra un material completamente inservible debido al exceso 
de catalizador, debemos tomar en cuenta las medidas adecuadas y siempre darle 
su tiempo de curado pertinente sin tratar de acelerar el proceso, una buena 
mezcla respetando las medidas y cantidades exactas debería verse de la siguiente 
manera. 
81	
  
	
  
	
  
Ilustración 39 Muestra del material terminado sin imperfecciones 
	
  Las siguientes imágenes muestran la superficie de cerca de un material 
respetando las cantidades exactas de la mezcla y la superficie dañada de una 
mezcla con exceso de catalizador. 
	
  
Ilustración 40 Superficie de un material con exceso de catalizador 
82	
  
	
  
	
  
Ilustración 41 Superficie de un material correctamente realizado 
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
83	
  
	
  
 
 
 
 
 
 
 
 
8 Conclusiones 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
84	
  
	
  
En esta tesis el objetivo era encontrar una aplicación o una posible aplicación para 
la aviación utilizando el material compuesto elaborado con resina y fibra de lirio, 
tras un análisis exhaustivo y pasando por un sinfín de pensamientos y posibles 
aplicaciones se tenía que aterrizar la tesis en algo palpable, comprobable y real, 
algo que fuera un hecho, nuestra investigación nos dio como resultado que la 
mejor aplicación del material sería la de ser el núcleo de una estructura tipo 
sándwich, esto debido a sus propiedades debidamente analizadas en las distintas 
pruebas realizadas, el material muestra propiedades especificas como su bajo 
peso y densidad, aunado a su impecable resultado en la absorción de peso ya que 
fue no más del 2% de su peso en cualquiera de nuestras muestras. La aviación 
siempre tiene que cuidar el factor de flamabilidad nuestro material resulto ser 
idóneo ya que por sí solo no tiende a expandirse la flama como lo haría una 
espuma, si no que necesita haber una flama constante externa para propiciar que 
este se queme por completo pero nunca avanzara la flama por el material si no 
que se quedara fija en un solo lugar hasta haber consumido esa sección. 
El objetivo también era encontrar la mejor combinación