Published date: Aug 31 2022

Journal Title: ESPOCH Congresses: The Ecuadorian Journal of S.T.E.A.M.

Issue title: Volume 2, Issue 4

Pages: 1044–1059

DOI: 10.18502/espoch.v2i4.11726

Graciela GuijarroInvestigadores Independientes, Riobamba, Ecuador

Santiago Lópezsa_lopez@espoch.edu.ecFacultad de Mecánica, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador

Edison AbarcaFacultad de Mecánica, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador

Jorge CaicedoFacultad de Mecánica, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador

Edison CastilloFacultad de Mecánica, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador

The present investigation analyzes the energy absorption properties of a polyester matrix composite material with abaca fiber reinforcement in search of an alternative material that can replace or reinforce certain elements of the frontal structure of a bus and reduce the risk of driver’s physical injury during a frontal collision. Mechanical tests were carried out with a 70% polyester and 30% abaca composite material, by volume, using a 5×50×3 mm square tubular shape with two reinforcement configurations – continuous longitudinal and discontinuous fiber of 10 mm at random. The mechanical properties required to simulate a frontal crash were obtained, substituting critical parts of the impact structure in an interprovincial bus. The composite material with longitudinal continuous fiber was analyzed, which showed improvements in the energy absorption capacity of the frontal structure of a bus.

Keywords: Abacá-polyester, composite material, driver safety, frontal impact simulation.

Resumen

La presente investigación tuvo como objetivo analizar las propiedades de absorción de energía de un material compuesto matriz poliéster con refuerzo de fibras de abacá en busca de una alternativa que permita sustituir o reforzar ciertos elementos de la estructura frontal de un autobús, para disminuir el riesgo de daños físicos en el conductor durante un choque frontal. Se realizaron ensayos mecánicos con un material compuesto 70% poliéster y 30% abacá, en volumen; con forma tubular cuadrada 50x50x3mm con dos configuraciones de refuerzo: fibra continua longitudinal y discontinua a azar de 10mm. Se obtuvieron las propiedades mecánicas requeridas para simular un choque frontal, sustituyendo partes críticas de la estructura de impacto en un autobús tipo interprovincial. El material con fibra continua longitudinal analizado, mostró mejoras en la capacidad de absorción de energía de la estructura frontal de un autobús.

Palabras Clave: abacá-poliéster, material compuesto, seguridad del conductor, simulación de impacto.

[1] Avner SH. Introducción a la metalurgia física. México: McGraw-Hill; 1988.

[2] Inter Press Service. Ecuador: Creativo potencial económico de las fibras vegetales [Internet]. IPS; 2000. Available from: http://www.ipsnoticias.net/2000/04/ecuador- creativo-potencial-economico-de-las-fibras-vegetales/

[3] Majewski T, Błędzki A. Plásticos reforzados con fibras naturales en el sector automotriz. México: Universidad Autónoma del Estado de México; 2013.

[4] Guerrero V, Dávila J, Galeas S, Pontón P, Rosas N, Valdivieso C, Sotomayor V. Nuevos materiales: Aplicaciones estructurales e industriales. Quito: Imprefepp; 2011.

[5] Esnaola A. Desarrollo de estructuras de impacto en materiales compuestos para vehículos ligeros. Mondragón: Universidad Mondragón; 2016.

[6] Montufar A, Remache A. Materiales compuestos de polímero reforzado con fibra de cabuya y coco aplicado al sector automotriz. Revista científica Dominio de las Ciencias. 2021;7(3): 436–465.

[7] Espinoza G, Hidalgo J. Caracterización de materiales compuestos para la aplicación en la carrocería del vehículo monoplaza tipo fórmula SAE. Cuenca: Universidad Politécnica Salesiana; 2016.

[8] FAO. Organización de las Naciones Unidas para la Ali- mentación y la Agricultura [Internet]. FAO; 2019. Available from: http://www.fao.org/economic/futurefibres/fibres/abaca0/es/

[9] Cooperación alemana. Programa biodiversidad & negocios. América Central y República Dominicana. Iniciativa de Abacá Sostenible: Produciendo fibra sostenible desde el sureste asiático hasta Centroamérica [Internet]. Cooperación alemana; 2017. Available: https://www.bpmesoamerica.org/wp- content/uploads/2020/01/Glatfelter.pdf [Último acceso: 10 noviembre 2021].

[10] Guerrero V, Pontón P, Tamayo A, Villacís H, Delgado F, Galeas YS. Materiales compuestos de matriz poliéster reforzados con fibras naturales y sintéticas. 2013.

[11] Pontón P, Guerrero V. Obtención de materiales compuestos de matriz poliéster reforzados con fibra de abacá mediante estratificación manual. Revista Tecnológica ESPOL – RTE. 2010;23(3):47–54.

[12] Díaz A. Introducción a la resina poliéster como material compuesto. Medellín: Suin S.A.; 2008.

[13] QUIVENSA. Serie Polylite® 33200 [Internet]. QUIVENSA; n.d. Available from: https://quivensa.com/producto/serie-polylite-33200-partes-automotrices- embarcaciones-uso-general-base-dcpd/

[14] Cerón A. Estudio de factibilidad para implementar una empresa de exportación de fibra de abacá. Quito: Escuela Politécnica Nacional; 2006.

[15] Espín C. Obtención de un material compuesto de matriz poliéster y lana de oveja para evaluar el comportamiento mecánico. Ambato: Universidad Técnica de Ambato; 2017.

[16] Cercador d’Informació i Documentació Oficials (CIDO). Reglamento no 29 de la Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa (CEPE) - Prescripciones uniformes sobre la homologación de vehículos en lo relativo a la protección de los ocupantes de la cabina de un vehículo comercial. Cercador d’Informació i Documentació Oficials (CIDO); 2011.

[17] ASTM I. Designation: D 3039/D 3039M-00. Standard test method for tensile properties of polymer matrix composite materials. United States; 2002.

[18] ASTM I. Designation: D 7264/D 7264M – 07. Standard test method for flexural properties of polymer matrix composite materials. United States; 2002.

[19] López S. Determinación de configuraciones estructurales de un frente de autobús interprovincial y su incidencia en la resistencia al impacto frontal mediante el método de elementos finitos. Ambato: Universidad Técnica de Ambato; 2016.

[20] ANSYS. Selector de materiales para LS-DYNA [Internet]. 2019. Available: http://www.lstc.com/dynamat/

[21] Delgado B. Análisis mediante el MEF de la protección de los conductores en autobuses. Madrid: Universidad Politécnica de Madrid; 2016.