Análisis estadístico vía lenguaje Python del nivel de significancia de los valores de resistencia a la tracción, flexión y térmica para diferentes niveles de relleno de escoria de acería, tipo y contenido de refuerzo de fibras de maguey y chambira en la preparación de materiales compuestos a base de resina epoxi

• Autor: Mantilla Matta, Percy Jhoan
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2025
• Institución: Universidad Nacional de Ingeniería
• Repositorio: UNI-Tesis
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:cybertesis.uni.edu.pe:20.500.14076/28630
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.14076/28630
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Fibra de maguey; Fibra de chambira; Epoxi modificado con escoria; Análisis de varianza ANOVA; Resistencia a la tracción; Resistencia a la flexión; Resistencia térmica; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.07.05

La investigación sobre el reaprovechamiento alternativo del uso de fibras naturales maguey y chambira en materiales compuestos de matriz polimérica ha adquirido cada vez más importancia. Asimismo, el uso de escorias de acerías para relleno de matriz polimérica ha traído consigo un beneficio para la industria siderúrgica debido a que promueve la reutilización de sus residuos generados. Para la preparación de materiales compuestos, se eligió la técnica de laminación manual, seguidamente, se llevó a cabo la selección, preparación y caracterización completa de las materias primas (néctar y fibras de maguey, y fibra de chambira, escoria de acería y dos tipos de cascarillas de acero). Entre las principales técnicas de caracterización utilizadas se encuentran EFRX, EAAF, DRX, TGA- DTA, FTIR y MEB/SEM. El trabajo se inició con el establecimiento de un diseño de experimentos para evaluar el efecto individual y de sinergia múltiple de tres variables independientes, usando el método ANOVA, entre ellas: X1: Relleno de escoria de acería (0 y 5 %), X2: Tipo de refuerzo (fibra maguey o chambira) y X3: contenido de refuerzo (0,5, 7.5 y 10 %) sobre las variables dependientes: Y1: resistencia a la tracción, Y2: resistencia a la flexión e Y3: resistencia térmica (análisis termogravimétrico DTG y TGA). La contrastación de la hipótesis general mostró que la variación en el porcentaje de relleno de escoria de acería, el tipo y contenido de refuerzo influyeron en las propiedades mecánicas del material, sin embargo, la mejora no fue uniforme en todas las condiciones evaluadas. En cuanto a las hipótesis específicas, la incorporación de un 5 % de escoria de acería no mostró una mejora significativa en la resistencia a la tracción en comparación con la muestra sin escoria, pues esta disminuyó de 45 a 35 MPa. No obstante, su presencia en combinación con fibras naturales permitió incrementar la resistencia a la flexión, destacando la fibra de chambira al 10 % de contenido de refuerzo y con 5 % de escoria de acería, con la mayor resistencia registrada de 66 MPa, lo que indicó que su uso fue beneficioso. Por otra parte, la influencia de fibras naturales en la matriz polimérica fue variable. Con un 5 % de fibra de chambira y maguey la resistencia a la tracción fue de 26 y 14 MPa, respectivamente. A pesar de ello, a mayores concentraciones de refuerzo (≥ 7.5%), se observó una recuperación. En flexión, la ausencia de refuerzo mostró la menor resistencia (45 MPa), mientras que un mayor contenido de refuerzo mejoró los resultados, para 10 % de refuerzo de tanto fibra de maguey como fibra de chambira, la resistencia a la flexión alcanzó un 52 y 66 MPa, respectivamente. Este hallazgo indicó que el uso de este refuerzo mejoró la rigidez estructural del material, en consecuencia, un mayor contenido de refuerzo no siempre se traduce en un aumento lineal de la resistencia a la flexión, lo que se propone que la dispersión y adherencia de las fibras dentro de la matriz juegan un papel importante. En relación con la resistencia térmica, materiales compuestos E1 al E8, observaron valores muy similares de picos de descomposición térmica (entre 365.85 y 370.74 °C), sin embargo, los correspondientes a las fibras de maguey y chambira expresaron valores 315.70 y 334.13 °C, respectivamente. En el caso de las pérdidas totales de peso, las experiencias E1 al E8 fluctuaron entre 93 y 98 %, mientras que las fibras de maguey y chambira mostraron 88 y 95 % vía DTG, y 93.04 y 90.87 % vía análisis de proximidad. Si bien existen indicios de que el tipo de refuerzo de fibra chambira y maguey podría influir en la resistencia térmica, la falta de significancia global en los modelos de regresión lineal múltiple y análisis de varianza (ANOVA) no permitió establecer una relación concluyente entre las variables independientes y las variables dependiente. Palabras clave — Fibra de maguey, fibra de chambira, epoxi modificado con escoria, análisis de varianza ANOVA, resistencia a la tracción, resistencia a la flexión, resistencia térmica.