El comportamiento de los materiales compuestos con fibra de carbono

Generalidades

Los desarrollos actuales de las técnicas de
producción para Polímeros Reforzados con Fibras
(FRP) han progresado a tal nivel que estos una vez referidos como
materiales "de la edad del espacio" son ya utilizados para la
industria de la construcción dada la relación costo
– beneficio , el hombre necesita disponer de materiales con
una combinación de propiedades superior a la que
proporcionan los materiales convencionales, como se ha puesto de
manifiesto con frecuencia en la industria aeronáutica y
aeroespacial, del automóvil o en la Industria deportiva.
Esta necesidad ha sido cubierta en buena parte con el desarrollo
de los materiales compuestos que permiten diseñar a priori
nuevos materiales con un conjunto de propiedades
específicas que se ajustan a los requerimientos
técnicos.

Estos materiales son ciertamente más durables y
eficientes que los convencionales, pero presentan ciertas
dificultades en sus confecciones, es oportuna de mencionar que en
Cuba existe una empresa que se dedica al uso de alguno de estos
materiales compuestos como la de la fibra de vidrio, no obstante
hay varios países con amplio conocimiento de la
temáticas que tienen compañías
especializadas en el estudios del comportamiento de estos
materiales, por ejemplo la Sika, etc. Las formas de conocer la
conducta de dichos materiales, es mediante programas de
modelación numérica, estudios experimentales, como
medio de solución de las dificultades, vienen las
teorías que se ocupan de estudiar estos materiales, de
ahí que se han desarrollado y utilizado modelos para
describir el comportamiento de un medio en general, son unas de
las tareas científicas más importantes a acometer
en la actualidad. Por tanto se ha tenido en cuenta establecer un
proceso de diseño y análisis de las
mismas.

Conceptos y
definiciones de los materiales compuestos con fibra de
carbono

El material compuesto no es más que
la combinación de dos o más materiales insolubles
entre sí y que se obtiene de una unión por medio de
una mezcla, manteniendo íntegro cada
componente.

Este material consta de un aglutinante como matriz
(materiales continuas) y otro u otros como refuerzos (materiales
discontinuas) de diferentes formas geométricas y con una
determinada proporción entre ellos, para obtener
características y propiedades específicas.
Según los términos mecánicos, se define un
compuesto, cuando las funciones materiales no sólo
dependen de la posición espacial (medio
heterogéneo) sino también ellas son funciones
discontinuas. [18]

Consultando diferentes bibliografías existen,
nacional ver tesis de (Liliana, Araya, 2009) e internacionales,
la más abarcadora es la siguiente: Plantea que dentro del
mundo de los materiales compuestos se incluyen los llamados
materiales compuestos avanzados. Un material compuesto avanzado
es aquél en el que el refuerzo está ventajosamente
colocado en el interior de la sección para mejorar sus
características, y además está instalado
para optimizar el diseño y las propiedades
mecánicas de la estructura para una previsible
utilización a corto y largo plazo. Puede consistir en una
mezcla de distintas formas de refuerzo para superar tensiones
internas, con un resultado final de una rigidez razonable y una
elevada resistencia según (Revuelta, 2004-1). .
[34]

En ciencia de materiales reciben el nombre de
materiales compuestos aquellos materiales que se forman
por la unión de dos materiales para conseguir la
combinación de propiedades que no es posible obtener en
los materiales originales. Estos compuestos pueden seleccionarse
para lograr combinaciones poco usuales de rigidez, resistencia,
peso, rendimiento a alta temperatura, resistencia a la
corrosión, dureza o conductividad [1].

Los materiales compuestos se clasifican según el
tipo de matriz, el tipo de refuerzo y la arquitectura del mismo.
En la figura 1.1 aparece la clasificación atendiendo a los
factores anteriores. [2]

Figura 1.1 Clasificaciones de los
materiales compuestos.

Adema se establece una conformación estructural
de los materiales compuestos descrita en la siguiente
figura.

Un grupo de investigadores de la universidad de Habana
establece una configuración estructural para los
materiales compuestos, que para nuestro caso adaptada a nuestro
caso de estudio se establece la siguiente figura.1.2
[15]

Fibras

Figura 1.2 Conformaciones de los
materiales compuestos

El estudio de los materiales compuestos posee diferentes
puntos de vista para su investigación, los cuales para una
mejor explicación podemos representar de la siguiente
forma: [15]

Figura 1.3 Técnicas de estudio de
los materiales compuestos