Optimización de propiedades mecánicas de un aglomerado sintético mediante metodología de superficie de respuesta

Autores/as

  • Rogelio Antonio Canul Piste Tecnológico Nacional de México image/svg+xml
  • Emilio Pérez Pacheco Tecnológico Nacional de México image/svg+xml
  • Carlos Rolando Ríos Soberanis Centro de Investigación Científica de Yucatán
  • Mario Adrián de Atocha Dzul Cervantes Tecnológico Nacional de México image/svg+xml
  • Alejandro Ortiz Fernández Tecnológico Nacional de México image/svg+xml

DOI:

https://doi.org/10.29105/mdi.v12i20.324

Palabras clave:

aglomerados, aglutinante, refuerzo, propiedades mecánicas, módulo a flexión

Resumen

La optimización de propiedades mecánicas de aglomerados sintéticos utilizando la Metodología de Superficie de Respuesta (MSR) es un enfoque eficaz para optimizar formulaciones y procesos. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo, fue el implementar un Diseño Central Compuesto (DCC) en conjunto con una MSR para la predicción de las propiedades mecánicas a flexión de un aglomerado sintético a base de poli(ácido láctico) (PLA) reforzado con fibras naturales obtenidas de la palma de coco (Cocus nucifera L). Para ello, se tomó en cuentas las siguientes variables independientes: A: longitud de fibra (mm), B: concentración de aglutinante (%), C: temperatura de termoformado (°C) y D: presión de termoformado (kPa). Como variable de respuesta se propuso el módulo elástico a flexión estática (R1). Para el procesado de los datos se utilizó el software Design-Expert 7.0.0. La combinación de los niveles codificados para los factores independientes, el cual maximiza a la variable de respuesta R1 (modulo teórico) se obtiene cuando A= -2, B= -1.88, C= -2 y D= 0.21, resultando en un módulo elástico a flexión de 474 MPa. Este resultado fue validado por medio de un experimento confirmatorio (n=5), obteniéndose un módulo elástico a flexión de 453 MPa, muy próximo a lo obtenido en el valor teórico.

Biografía del autor/a

Rogelio Antonio Canul Piste , Tecnológico Nacional de México

Alumno de Maestría. Tecnológico Nacional de México. Campus Instituto Tecnológico Superior de Calkiní (ITESCAM). 8564@itescam.edu.mx  https://orcid.org/0009-0003-9505-9979

Emilio Pérez Pacheco , Tecnológico Nacional de México

Profesor-Investigador. Jefatura de Ingeniería en Materiales. Tecnológico Nacional de México. Campus Instituto Tecnológico Superior de Calkiní (ITESCAM). Cuerpo Académico Bioprocesos. eperez@itescam.edu.mx  https://orcid.org/0000-0003-2242-1183

Carlos Rolando Ríos Soberanis , Centro de Investigación Científica de Yucatán

Profesor-Investigador. Departamento de Materiales. Centro de Investigación Científica de Yucatán. rolando@cicy.mx  https://orcid.org/0000-0003-3915-7331

Mario Adrián de Atocha Dzul Cervantes , Tecnológico Nacional de México

Profesor-Investigador. Jefatura de Ingeniería en Materiales. Tecnológico Nacional de México. Campus Instituto Tecnológico Superior de Calkiní (ITESCAM). Cuerpo Académico Bioprocesos. maadzul@itescam.edu.mx  https://orcid.org/0000-0002-9095-7281

Alejandro Ortiz Fernández, Tecnológico Nacional de México

Profesor-Investigador. Jefatura de Ingeniería en Materiales. Tecnológico Nacional de México. Campus Instituto Tecnológico Superior de Calkiní (ITESCAM). Cuerpo Académico Bioprocesos. Autor para correspondencia: aeortiz@itescam.edu.mx  https://orcid.org/0000-0002-9689-2124

Citas

Lemus, J.E.G., Propiedades Físico Mecánicas de la madera plástica elaborada con polímeros reciclados como aglutinantes. Revista Canalización del Conocimiento Científico, 2022. 1.

Luna, P. and J.M. Lizarazo-Marriaga, Fibras naturales como refuerzo en materiales compuestos de matriz polimérica. Momento, 2022(65): p. 65-79. DOI: https://doi.org/10.15446/mo.n65.103151

Gumus, N., E. Doganci, and A. Aytac, Evaluations of the effects of different flame retardants combinations on particleboards produced using urea–formaldehyde resin. European Journal of Wood and Wood Products, 2024. 82(3): p. 747-759. DOI: https://doi.org/10.1007/s00107-024-02054-6

Thakur, H.K. and G. Prasad, Mode 1, Mode II, and Mixed Mode I/II Fracture Behavior of Laminated Structures, in Fracture Behavior of Nanocomposites and Reinforced Laminate Structures. 2024, Springer. p. 123-155. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-68694-8_6

Prvanov, S., The refurbishment of M/V Anna Maru four samples of using durable wood products in passenger ship interior and exterior design. Journal of Wood Science, 2017. 5.

Ramezani Dana, H. and F. Ebrahimi, Synthesis, properties, and applications of polylactic acid‐based polymers. Polymer Engineering & Science, 2023. 63(1): p. 22-43. DOI: https://doi.org/10.1002/pen.26193

Ajaj, Y., et al., Effect and investigating of graphene nanoparticles on mechanical, physical properties of polylactic acid polymer. Case Studies in Chemical and Environmental Engineering, 2024. 9: p. 100612. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cscee.2024.100612

Batista-Menezes, D., et al., Nanocelulosas a partir de biomasas con amplio potencial industrial en Costa Rica. NANOCELIA: p. 111.

Satyanarayana, K., J. Guimarães, and F. Wypych, Studies on lignocellulosic fibers of Brazil. Part I: Source, production, morphology, properties and applications. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2007. 38(7): p. 1694-1709. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2007.02.006

Inegbedion, F., F. Inegbedion, and I.E. Osasona, Coconut Fibre (Coir) Composites: A Review. Journal of Materials Engineering, Structures and Computation, 2024. 3(2).

Rencoret, J., et al., Structural characterization of lignin isolated from coconut (Cocos nucifera) coir fibers. Journal of agricultural and food chemistry, 2013. 61(10): p. 2434-2445. DOI: https://doi.org/10.1021/jf304686x

Boublia, A., et al., State-of-the-art review on recent advances in polymer engineering: modeling and optimization through response surface methodology approach. Polymer Bulletin, 2023. 80(6): p. 5999-6031. DOI: https://doi.org/10.1007/s00289-022-04398-6

Descargas

Publicado

2024-11-01

Cómo citar

Canul Piste , R. A., Pérez Pacheco , E., Ríos Soberanis , C. R., Dzul Cervantes , M. A. de A., & Ortiz Fernández, A. (2024). Optimización de propiedades mecánicas de un aglomerado sintético mediante metodología de superficie de respuesta. Multidisciplinas De La Ingeniería, 12(20), 123–132. https://doi.org/10.29105/mdi.v12i20.324