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

• Portocarrero Hermann, Julián ^[1] ; Osorio, John Darío ^[1] ; Robayo-Salazar, Rafael Andres ^[1]
  1. [1] Escuela Militar de Aviación “Marco Fidel Suarez” (EMAVI)
• Localización: Revista de Ingenierías: Universidad de Medellín, ISSN 1692-3324, Vol. 19, Nº. 36, 2020 (Ejemplar dedicado a: enero-junio), págs. 223-237
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Ablative Composites of Polymeric Matrix (Polyester Resin) Reinforced With Industrial Residue Materials and Fiberglass
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• Resumen
  • español

    Los 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 μm), 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.

  • English

    Ablative 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 μm), 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.