Los valores de permeabilidad de los refuerzos o telas obtenidos en este estudio presentan una buena concordancia con los valores reportados por otros investigadores, por lo que se puede llegar a concluir que el método propuesto para la medición de la permeabilidad y los cálculos utilizados mediante la ley de Darcy si guardan coherencia, y pueden ser utilizados para estudios posteriores de permeabilidad sobre otros refuerzos.
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En este estudio se reportan valores de permeabilidad para un refuerzo especial para RTM llamado manta moldeable que comúnmente es empleado para la fabricación de piezas de carácter ornamental en Colombia y del cual no hay disponible información sobre sus características de flujo, a pesar de ser comúnmente utilizado en procesos de moldeo líquido cerrado. Estos valores encontrados pueden ayudar a la industria nacional a la hora de empezar a involucrar herramientas de simulación a sus procesos de diseño de moldes complejos.
El refuerzo Mat núcleo mostró durante los ensayos realizados un buen comportamiento, debido a que fue fácil obtener un llenado rápido y completo del molde, esta particularidad ha propiciado que sea uno de los refuerzos preferidos de la incipiente industria de RTM en Colombia ya que sin el uso de herramientas de simulación numérica para la fabricación de moldes y la asistencia por vacio del mismo se pueden obtener piezas con pocos defectos en un tiempo aceptable de producción. De otro lado, las telas Mat y Woven analizadas en este estudio y que normalmente se utilizan para procesos de laminación manual presentaron un comportamiento irregular y asimétrico de los frentes de flujo, por lo que es factible que su utilización en RTM produzca problemas como zonas secas o sin humectación, si no se utilizan herramientas de simulación adecuadas.
En la tela tejida bidireccional (Woven) se obtuvieron valores de permeabilidad algo alejados de los reportados por otros investigadores, lo que hace necesario un análisis más riguroso sobre el efecto de las condiciones particulares utilizadas como el líquido permeante, método de inyección y características de compresibilidad en los resultados descritos en este estudio; al igual que las posibles desviaciones en los valores de permeabilidad obtenidos por la utilización de Ley de Darcy, ya que es conocido que esta ley presenta desviaciones bajo ciertas condiciones de porosidad y velocidades de frente de flujo, lo que podría estar influyendo en la disparidad descrita anteriormente.
Los programas de CFD utilizados en este estudio para simular los experimentos de permeabilidad realizados, no muestran una suficiente consistencia en los resultados que hagan pensar que puedan ser utilizados sin mayores ajustes en la simulación del llenado de moldes en métodos de moldeo líquido en materiales compuestos de matriz de polimérica, aunque los resultados arrojados por Flow 3D muestran que hay una mayor coherencia que los obtenidos en Ansys, especialmente para el refuerzo Mat núcleo que mostró una aceptable precisión y que será utilizado en la parte siguiente de este estudio, concerniente a la fabricación de laminados tipo sándwich por RTM. Adicionalmente es factible que con ajustes en el modelo matemático de Flow 3D se
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pueda mejorar la correlación entre la simulación y los resultados reales de este software para los refuerzos que tienen morfologías difíciles de representar matemáticamente, como las telas tejidas.
Es evidente que la obtención de buenos resultados en simulaciones de llenado en moldes para RTM y otras técnicas similares no solamente está influenciado por emplear unos correctos y reales valores de permeabilidad, ya que para obtener una buena precisión es requerido adicionalmente un software especializado que considere factores especiales en el reforzamiento como orientación de fibras y geometría de canales.
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6 FABRICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE LAMINADOS TIPO SÁNDWICH
Actualmente no es difícil encontrar información teórica y experimental referente al tema del procesamiento y fabricación de materiales compuestos de matriz polimérica por RTM, aunque en materiales con arquitecturas más complejas como los tipo sándwich aún existen vacíos en la información disponible, especialmente en el tema de las consideraciones prácticas a tener en cuenta para la fabricación de este tipo de materiales con bajos niveles de inconformidades o defectos. En este capítulo se describen las principales consideraciones experimentales encontradas en la fabricación de laminados planos tipo sándwich de poliéster reforzados con fibra de vidrio por la técnica de RTM, abarcando temas como el diseño y la fabricación de un molde específico para este tipo de materiales, utilizando como apoyo la simulación dinámica de fluidos computacional (CFD) mediante el programara FLOW-3D. También hará parte de este estudio el efecto de un importante parámetro de procesamiento, como lo es la presión de inyección, en la resistencia a la flexión de los laminados tipo sándwich fabricados a partir del molde diseñado. Por último se analizará la relación entre resultados obtenidos en los ensayos a flexión y las características morfológicas de los laminados antes de ser ensayados, utilizando para ello las técnicas de microscopía óptica y termografía infrarroja.
La primera etapa a realizar con miras a fabricar materiales compuestos sándwich de matriz polimérica por moldeo líquido es la construcción de un molde para tal fin, que involucra dos procesos principales como lo son: i) el diseño; y ii) la posterior fabricación del molde. A continuación se detallan estos dos procesos.