Optimización de propiedades mecánicas y térmicas de un aglomerado sintético por el Método de Taguchi

• Autores: Claudia Milena Bedoya Hincapié, P. Pineda Gómez, A. Rosales Rivera
• Localización: Ingeniería y ciencia, ISSN-e 1794-9165, Vol. 5, Nº. 10, 2009, págs. 155-170
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • español

    En este trabajo se aplicó el modelo de Diseño Experimental de Taguchi para la optimización de las propiedades mecánicas y térmicas de un material compuesto aglomerado y obtener los parámetros más adecuados para su elaboración.

    La importancia del desarrollo de los aglomerados sintéticos está en el uso de desechos agrícolas para darle un empleo útil al suplir materiales de gran demanda. Se utilizaron la cáscara de arroz, arcilla, arena y gel de aloe como materias primas. Con la variación de los valores de los factores de control:

    porcentaje de cáscara de arroz (R), temperatura (T) y tiempo de tratamiento térmico (t), se realizaron las diferentes combinaciones experimentales. Para la optimización de las propiedades mecánicas y térmicas según la metodología de Taguchi, se seleccionaron de las pruebas mecánicas y térmicas: el módulo de elasticidad, la energía absorbida en el impacto, el módulo de rotura máximo y la temperatura inicial de descomposición para cada combinación experimental de aglomerado. Para el procesamiento de estos datos, se utilizó el software para el diseño automático y análisis de experimentos de Taguchi, Qualitek-4, bajo la característica de calidad mayor mejor. Los parámetros óptimos obtenidos para cada nivel de control, fueron R = 15%, T = 120oC y t = 3 h. Estos resultados fueron validados con la realización de un experimento confirmatorio, donde se obtuvieron, para este aglomerado, propiedades similares a las de unas especies de madera. El desarrollo de este prototipo de material alternativo será útil como sustituyente de la madera y contribuirá a la reducción del impacto ambiental generado por los productos de desecho.

  • English

    In this work, the experimental design of Taguchi model was applied in order to obtain the most appropriate parameters to elaborate an agglomerate material which presents a good mechanical and thermal behavior. The raw materials used were rice husk, common clay, sand and aloe gel. The importance of the development of the synthetic agglomerates is in the use of agricultural wastes to give them an useful employment when replacing materials of great demand.

    The experimental combinations were done varying the control factors values:

    rice husk percentage (R), temperature (T) and thermal treatment time(t). Via to the optimization properties according Taguchi`s Methodology, the elasticity modulus, the absorbed energy in the impact, break maximum module and initial decomposition temperature to each experimental combination were selected.

    The Qualitek-4 software was used below the biggest the better quality characteristic. The optimum parameters obtained to each control level were:

    R = 15%, T = 120oC and t = 3 h. These results were confirmed with a new experiment, where similar properties to the wood species were obtained. The developing of this will be useful as substitute of the wood and could improve the environment impact due residual materials.

  • português

    Este trabalho aplicou o modelo Taguchi Experimental Design para otimizacao das propriedades mecanicas e termicas de um material composito aglomerado e obter os melhores ajustes para o processamento. A importancia de desenvolver aglomerados sinteticos e a utilizacao de residuos agricolas para dar emprego util para complementar materias de grande demanda. Utilizou-se casca de arroz, argila, areia e aloe gel como materias-primas. Com a mudanca nos valores dos fatores de controle: a porcentagem de casca de arroz (R), temperatura (T) e tempo de tratamento termico (t), houve diferentes combinacoes experimentais.

    Para otimizacao das propriedades mecanicas e termicas de acordo com a metodologia do Taguchi, foram selecionados a partir de ensaios mecanicos e termicos: o modulo elasticidade, a energia absorvida no impacto, o modulo maximo de ruptura e a temperatura inicial de decomposicao para cada combinacao experimental reconstituido. Para processamento desses dados, o software foi utilizado para desenho automatico e analise de experimentos Taguchi, Qualitek-4 em caracteristica de maior qualidade melhor. Os parametros otimos obtidos para cada nivel de controle foram de R = 15%, T = 120.C e t = 3 h. Estes resultados foram validadas atraves da realizacao de um experimento de confirmacao, onde obtivemos para esta placa de particula, como propriedades de alguns especies de madeira. O desenvolvimento deste material alternativo prototipo sera substituinte util como madeira e contribuir para reduzir o impacto ambiente gerado pelos residuos.