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Compuestos ablativos de matriz polimérica (resina poliéster) reforzada con materiales de desecho industrial y fibra de vidrio

Ablative Composites of Polymeric Matrix (Polyester Resin) Reinforced With Industrial Residue Materials and Fiberglass

dc.contributor.authorPortocarrero Hermann, Julián
dc.contributor.authorOsorio, John Darío
dc.contributor.authorRobayo-Salazar, Rafael Andres
dc.date.accessioned2021-10-05T18:14:47Z
dc.date.available2021-10-05T18:14:47Z
dc.date.created2019-09-10
dc.identifier.issn1692-3324
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11407/6531
dc.descriptionLos materiales ablativos son la base de los sistemas de protección térmica de equipos o elementos recuperables que, en servicio, son expuestos a elevadas temperaturas. Generalmente, estos materiales son de difícil adquisición y alto costo, lo que dificulta su aplicación en países como Colombia. Esta investigación describe la obtención y caracterización de materiales compuestos de tipo ablativo basados en una matriz de resina poliéster reforzada con materiales particulados (60-70 % en peso) y fibra de vidrio corta (5 % en peso). Como particulados, se utilizaron residuos cerámicos y escoria de aluminio finamente molidos (?75 ?m), destacando que ambos materiales son subproductos industriales. Los compuestos desarrollados fueron sometidos al ensayo de llama directa con el fin de evaluar su desempeño ablativo. De esta manera, se simularon las condiciones térmicas (1.600-2.000 °C) a las cuales se expone la tobera de un cohete de órbita baja (tipo sonda). Complementariamente, se evaluó el efecto del ensayo ablativo sobre el nivel de agrietamiento y erosión (pérdida de peso) de los compuestos desarrollados. Como medida indirecta del desempeño mecánico residual de los compuestos, fue determinada la dureza de la zona térmicamente afectada. Los resultados obtenidos son considerados de suma importancia para la producción de sistemas de protección térmica o componentes de propulsión con materias primas de fácil adquisición y bajo costo en Colombia.
dc.descriptionAblative materials are used in thermal protection systems to protect equipment or elements that are exposed to high temperatures in service. Generally, these materials are difficult to acquire and high cost, which hinders their application in countries such as Colombia. This research describes the obtaining and characterization of ablative composite materials based on a polyester resin matrix reinforced with particulate materials (60-70% by weight) and short glass fiber (5% by weight). Ceramic powder and finely ground aluminum slag were used as particulates (?75 ?m), highlighting that both are industrial waste or by-products. The developed composites were subjected to the direct flame test in order to evaluate their ablative performance, simulating the real extreme conditions (1600-2000 °C) of the nozzle of a rocket (probe type). In addition, the effect of the ablative test on the level of cracking and erosion (weight loss) of the composites developed was evaluated. As an indirect measure of the residual mechanical performance of the ablative composites, the hardness of the thermally affected area was determined. The results obtained are considered of great importance for the production of thermal protection systems and propulsion components with low cost and available raw materials in Colombia.
dc.formatPDF
dc.format.extentp. 223-237
dc.format.mediumElectrónico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad de Medellín
dc.relation.ispartofseriesRevista Ingenierías Universidad de Medellín; Vol. 19 Núm. 36 (2020)
dc.relation.haspartRevista Ingenierías Universidad de Medellín; Vol. 19 Núm. 36 enero-junio 2020
dc.relation.urihttps://revistas.udem.edu.co/index.php/ingenierias/article/view/2812
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
dc.sourceRevista Ingenierías Universidad de Medellín; Vol. 19 Núm. 36 (2020): enero-junio; 223-237
dc.subjectMateriales compuestos
dc.subjectMateriales ablativos
dc.subjectSistemas de protección térmica
dc.subjectEnsayo de llama directa
dc.subjectIndustria aeroespacial
dc.subjectComposites materials
dc.subjectAblative materials
dc.subjectThermal protection systems
dc.subjectAblation testing
dc.subjectAerospace industry
dc.titleCompuestos ablativos de matriz polimérica (resina poliéster) reforzada con materiales de desecho industrial y fibra de vidrio
dc.titleAblative Composites of Polymeric Matrix (Polyester Resin) Reinforced With Industrial Residue Materials and Fiberglass
dc.typeArticle
dc.identifier.doihttps://doi.org/10.22395/rium.v19n36a11
dc.relation.citationvolume19
dc.relation.citationissue36
dc.relation.citationstartpage223
dc.relation.citationendpage237
dc.audienceComunidad Universidad de Medellín
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías
dc.coverageLat: 06 15 00 N degrees minutes Lat: 6.2500 decimal degreesLong: 075 36 00 W degrees minutes Long: -75.6000 decimal degrees
dc.publisher.placeMedellín
dc.relation.references"NASA. ""Sistema y materiales de protección termica (TPS),"" Centro de Investigación Ames, [En línea]. Disponible: https://www.nasa.gov/centers/ames/spanish/research/humaninspace/humansinspace-thermalprotec.html, 2008.
dc.relation.referencesJ. Maldonado Villa, J. Portocarrero Hermann, C. Rodríguez Adaime, J. J. Valbuena Cocunubo y M. E. Acuña Lizarazo, ""Evaluación del comportamiento térmico de materiales compuestos de matriz polimérica en prototipos de toberas para cohetes de órbita baja,"" Rev. Cient. Gen. José María Córdova, vol. 12, n.º 13, pp. 275-290, 2014. doi: https://doi.org/10.21830/19006586.163
dc.relation.referencesJ. Maldonado Villa, J. Portocarrero Hermann, E. Quitian Barrios, J. Alarcón Orduz y W. David Boada, ""Desarrollo de toberas de cohete en material ablativo de matriz polimérica reforzada estructuralmente con fibras de vidrio y carbono,"" en 71o Congresso Anual da ABM-Internacional e ao 16o Enemet - Encontro Nacional de Estudantes de Engenharia Metalúrgica, de Materiais e de Minas, pp. 984-995, 2016.
dc.relation.referencesP. J. Astola, M. A. Rodríguez, F. J. Botana y L. González-Rovira, ""Caracterización de elementos de protección térmica de materiales compuestos mediante análisis térmicos,"" Rev. la Asoc. Española Mater. Compuestos, vol. 2, n.º 4, pp. 34-41, 2017.
dc.relation.referencesM. Natali, J. M. Kenny y L. Torre, ""Science and technology of polymeric ablative materials for thermal protection systems and propulsion devices : A review,"" Prog. Mater. Sci., vol. 84, pp. 192-275, 2016. doi: https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2016.08.003
dc.relation.referencesE. S. Rodríguez, ""Desarrollo de materiales compuestos avanzados basados en fibras de carbono para la industria aeroespacial,"" An. la Acad. Nac. Ciencias Exactas, Fis. y Nat., vol. 64, pp. 1-6, 2012.
dc.relation.referencesM. L. Aranzazu Rios, V. P. Muñoz Cárdenas, M. J. Giraldo, Cárdenas, G. H. Gaviria y F. A. González Rojas, ""Modelos cinéticos de degradación térmica de polímeros: una revision,"" Rev. Ing. Univ. Medellin, vol. 12, n.º 23, pp. 113-130, 2013. doi: https://doi.org/10.22395/rium.v12n23a9
dc.relation.referencesA. Krzyzak, W. Kucharczyk, J. Gaska y R. Szczepaniak, ""Ablative test of composites with epoxy resin and expanded perlite,"" Compos. Struct., vol. 202, , pp. 978-987, 2018. doi:10.1016/j.compstruct.2018.05.018
dc.relation.referencesL. Asaro, L. B. Manfredi, S. Pellice, R. Procaccini y E. S. Rodriguez, ""Innovative ablative fire resistant composites based on phenolic resins modified with mesoporous silica particles,"" Polym. Degrad. Stab., vol. 144, pp. 7-16, 2017. doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2017.07.023
dc.relation.referencesD. Quiñonez, Y. Lizcano, C. Vaquez, J. Maldonado y J. Portocarrero, ""Construcción y evaluación de una tobera a escala menor basada en material compuesto para cohetes de órbita baja,"" Rev. inge@UAN, vol. 2, n.º 4, pp. 13-21, 2012.
dc.relation.referencesW. Kucharczyk, D. Dusi?ski, W. ?urowski y R. Gumi?ski, ""Effect of composition on ablative properties of epoxy composites modified with expanded perlite,"" Compos. Struct., vol. 183, pp. 654-662, 2018. doi: 10.1016/j.compstruct.2017.08.047
dc.relation.referencesG. Pulci, L. Paglia, V. Genova, C. Bartuli, T. Valente y F. Marra, ""Low density ablative materials modified by nanoparticles addition: Manufacturing and characterization,"" Compos. Part A Appl. Sci. Manuf., vol. 109, pp. 330-337, 2018. doi: 10.1016/j.compositesa.2018.03.025
dc.relation.referencesL. Mohan Kumar, K. M. Usha, E. N. Anandapadmanabhan, and P. Chakravarthy, ""Effect of fibre orientation on the properties and functional performance of ablative materials for solid rocket motors,"" Trans. Indian Inst. Met., vol. 70, n.º 9, pp. 2407-2413, 2017. doi: https://doi.org/10.1007/s12666-017-1102-1
dc.relation.referencesASTM International, ""ASTM E285, Standard test method for oxyacetylene ablation testing of thermal insulation materials,"" 2015.
dc.relation.referencesASTM International, ""ASTM 2583, Standard test method for indentation hardness of rigid plastics by means of a barcol impressor,"" 2013.
dc.relation.referencesG. P. Suton y O. Biblarz, Rocket Propulsion Elements, 8th ed. New Jersey: John Wiley & Sons, INC., 2010, 786 p."
dc.rights.creativecommonsAttribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International
dc.identifier.eissn2248-4094
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501
dc.type.versioninfo:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.localArtículo científico
dc.type.driverinfo:eu-repo/semantics/article
dc.identifier.reponamereponame:Repositorio Institucional Universidad de Medellín
dc.identifier.repourlrepourl:https://repository.udem.edu.co/
dc.identifier.instnameinstname:Universidad de Medellín


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