Lic. Cultura Fisica
Páginas: 16 (3983 palabras)
Publicado: 20 de enero de 2013
Diseño y construcción de un casco en fibra de carbono
Juan Carlos BarreraBladimir CoqueWilson PinedaHector RonquilloLuis CarrascoPuninaFrancisco ChicaizaFloresGonzalo VillavicencioEstudiantesUniversidad Técnica de Ambato UTAFacultad de Ingeniería Civil y MecánicaAmbato, EcuadorEmail: juan.carlos.leon.barrera@gmail.com |
Resumen. Se ha diseñado y construido un casco de fibra de carbonoutilizando resinas, catalizadores y fibra de carbono para hacer que este casco sea muy resistente y que obtenga propiedades favorables ante un impacto de gran magnitud. Trabajando de forma análoga al acero, pero con la ventaja de tener un peso mucho menor que el acero, obtuvimos un producto con buenas propiedades mecánicas ante impactos.
Palabras clave: Fibra de carbono, resina, catalizador,propiedades mecánicas.
Abstract. It is designed and built a carbon fiber hull using resins, catalysts and carbon fiber to make this helmet is very durable and obtain favorable properties under impact of great magnitude. By working analogously to steel, but with the advantage of having a much lower weight than steel, we obtained a product with good mechanical properties in a impact.
Keywords:Carbon fiber, resin, catalyst, mechanical properties.
*
Introducción
Fibra de carbono
La fibra de carbono (fibrocarbono) es un material formado por fibras de 50-10 micras de diámetro, compuesto principalmente de átomos de carbono. Los átomos de carbono están unidos entre sí en cristales que son más o menos alineados en paralelo al eje longitudinal de la fibra. La alineación de cristal da ala fibra de alta resistencia en función del volumen (lo hace fuerte para su tamaño). Varios miles de fibras de carbono están trenzados para formar un hilo, que puede ser utilizado por sí mismo o tejido en una tela.
Las propiedades de las fibras de carbono, tales como una alta flexibilidad, alta resistencia, bajo peso, alta resistencia, tolerancia a altas temperaturas y baja expansión térmica,las hacen muy populares en la industria aeroespacial, ingeniería civil, aplicaciones militares, deportes de motor junto con muchos otros deportes. Sin embargo, son relativamente caros en comparación con las fibras similares, tales como fibras de vidrio o fibras de plástico, lo que limita en gran medida su uso.
Las fibras de carbono generalmente se combinan con otros materiales para formar uncompuesto. Cuando se combina con una resina plástica es moldeada para formar un plástico reforzado con fibra de carbono (a menudo denominado también como fibrocarbono) el cual tiene una muy alta relación resistencia-peso, extremadamente rígido, aunque el material es un tanto frágil. Sin embargo, las fibras de carbono también se combinan con otros materiales, como por ejemplo con el grafito paraformar compuestos carbono-carbono, que tienen una tolerancia térmica muy alta.
Historia
En 1958, Roger Bacon creó fibras de alto rendimiento de carbono en el Centro Técnico de la Union Carbide Parma, ahora GrafTech International Holdings, Inc., que se encuentra en las afueras de Cleveland, Ohio. Estas fibras se fabricaban mediante el calentamiento de filamentos de rayón hasta carbonizarlos. Esteproceso resultó ser ineficiente, ya que las fibras resultantes contenían sólo un 20% de carbono y tenían malas propiedades de fuerza y de rigidez. En la década de 1960, un proceso desarrollado por Akio Shindo de la Agencia de Ciencia Industrial Avanzada y Tecnología de Japón, con poliacrilonitrilo (PAN) como materia prima. Este había producido una fibra de carbono que contiene alrededor del 55% decarbono.
El alto potencial de la fibra de carbono fue aprovechado en 1963 en un proceso desarrollado en el Establecimiento Real de aeronaves en Hampshire, Reino Unido. El proceso fue patentado por el Ministerio de Defensa del Reino Unido y luego autorizada a tres empresas británicas: Rolls-Royce, Morganita y Courtaulds. Estas empresas fueron capaces de establecer instalaciones de producción...
Juan Carlos BarreraBladimir CoqueWilson PinedaHector RonquilloLuis CarrascoPuninaFrancisco ChicaizaFloresGonzalo VillavicencioEstudiantesUniversidad Técnica de Ambato UTAFacultad de Ingeniería Civil y MecánicaAmbato, EcuadorEmail: juan.carlos.leon.barrera@gmail.com |
Resumen. Se ha diseñado y construido un casco de fibra de carbonoutilizando resinas, catalizadores y fibra de carbono para hacer que este casco sea muy resistente y que obtenga propiedades favorables ante un impacto de gran magnitud. Trabajando de forma análoga al acero, pero con la ventaja de tener un peso mucho menor que el acero, obtuvimos un producto con buenas propiedades mecánicas ante impactos.
Palabras clave: Fibra de carbono, resina, catalizador,propiedades mecánicas.
Abstract. It is designed and built a carbon fiber hull using resins, catalysts and carbon fiber to make this helmet is very durable and obtain favorable properties under impact of great magnitude. By working analogously to steel, but with the advantage of having a much lower weight than steel, we obtained a product with good mechanical properties in a impact.
Keywords:Carbon fiber, resin, catalyst, mechanical properties.
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Introducción
Fibra de carbono
La fibra de carbono (fibrocarbono) es un material formado por fibras de 50-10 micras de diámetro, compuesto principalmente de átomos de carbono. Los átomos de carbono están unidos entre sí en cristales que son más o menos alineados en paralelo al eje longitudinal de la fibra. La alineación de cristal da ala fibra de alta resistencia en función del volumen (lo hace fuerte para su tamaño). Varios miles de fibras de carbono están trenzados para formar un hilo, que puede ser utilizado por sí mismo o tejido en una tela.
Las propiedades de las fibras de carbono, tales como una alta flexibilidad, alta resistencia, bajo peso, alta resistencia, tolerancia a altas temperaturas y baja expansión térmica,las hacen muy populares en la industria aeroespacial, ingeniería civil, aplicaciones militares, deportes de motor junto con muchos otros deportes. Sin embargo, son relativamente caros en comparación con las fibras similares, tales como fibras de vidrio o fibras de plástico, lo que limita en gran medida su uso.
Las fibras de carbono generalmente se combinan con otros materiales para formar uncompuesto. Cuando se combina con una resina plástica es moldeada para formar un plástico reforzado con fibra de carbono (a menudo denominado también como fibrocarbono) el cual tiene una muy alta relación resistencia-peso, extremadamente rígido, aunque el material es un tanto frágil. Sin embargo, las fibras de carbono también se combinan con otros materiales, como por ejemplo con el grafito paraformar compuestos carbono-carbono, que tienen una tolerancia térmica muy alta.
Historia
En 1958, Roger Bacon creó fibras de alto rendimiento de carbono en el Centro Técnico de la Union Carbide Parma, ahora GrafTech International Holdings, Inc., que se encuentra en las afueras de Cleveland, Ohio. Estas fibras se fabricaban mediante el calentamiento de filamentos de rayón hasta carbonizarlos. Esteproceso resultó ser ineficiente, ya que las fibras resultantes contenían sólo un 20% de carbono y tenían malas propiedades de fuerza y de rigidez. En la década de 1960, un proceso desarrollado por Akio Shindo de la Agencia de Ciencia Industrial Avanzada y Tecnología de Japón, con poliacrilonitrilo (PAN) como materia prima. Este había producido una fibra de carbono que contiene alrededor del 55% decarbono.
El alto potencial de la fibra de carbono fue aprovechado en 1963 en un proceso desarrollado en el Establecimiento Real de aeronaves en Hampshire, Reino Unido. El proceso fue patentado por el Ministerio de Defensa del Reino Unido y luego autorizada a tres empresas británicas: Rolls-Royce, Morganita y Courtaulds. Estas empresas fueron capaces de establecer instalaciones de producción...
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