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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD TICOMÁN

Ingeniería en Aeronáutica

Materiales Compuestos

BOBINADO FILAMENTARIO PRESENTAN: Albarrán Reyes Oscar Garnica Arriaga Diego Alejandro López Islas Victoria Ramírez Corro Emmanuel Ramírez López Stephanie Rocha cruz Pablo César Sánchez Pinto Ángel Antares PROFESOR: ING. ORTIZ HERNÁNDEZ HONORIO

GRUPO: 7AV2 CIUDAD DE MÉXICO, FEBRERO 2019

CONTENIDO 1

ANTECEDENTES ........................................................................................................................... 3

2

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 4

3

DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL PROCESO.................................................................................... 6

4

5

3.1

Proceso ................................................................................................................................ 6

3.2

Deposición de fibra ............................................................................................................. 8

MODELOS BÁSICOS DE EMBOBINADO ...................................................................................... 10 4.1

Bobinado helicoidal ........................................................................................................... 10

4.2

Bobinado polar o plano ..................................................................................................... 11

4.3

Bobinado circunferencial .................................................................................................. 11

MAQUINARIA ............................................................................................................................ 13 5.1

Equipos periféricos ............................................................................................................ 15

6

MANDRILES O MOLDES ............................................................................................................. 16

7

MATERIAS PRIMAS BÁSICAS ...................................................................................................... 17 7.1

Fibra de Vidrio ................................................................................................................... 17

7.2

Fibra de Carbono ............................................................................................................... 17

7.2.1

Fibras Orgánicas ........................................................................................................ 18

7.2.2

Aramida.................................................................................................................... 18

7.2.3

Polietileno ................................................................................................................. 19

7.3

8

9

RESINAS ............................................................................................................................. 19

7.3.1

Resina Epoxi .............................................................................................................. 20

7.3.2

Resina de Poliéster .................................................................................................... 20

7.3.3

Resina Fenólica .......................................................................................................... 21

APLICACIONES ........................................................................................................................... 21 8.1

Tuberías de PRFV (Plástico Reforzado con Fibra de Vidrio.) ............................................. 21

8.2

Pipas y tanques.................................................................................................................. 22

8.3

Aplicaciones en el sector aeronáutico .............................................................................. 22

8.4

VENTAJAS Y DESVENTAJAS ................................................................................................ 23

8.4.1

Ventajas: .................................................................................................................... 23

8.4.2

Desventajas: .............................................................................................................. 24

REFERENCIAS ............................................................................................................................. 25

1 ANTECEDENTES 1940. Se considera que en este año surgió el primer proceso de bobinado de filamentos, realizado en un mandril (núcleo) de madera en el cual se entrelazaban las fibras (fibra de vidrio). Se aplicaba resina epoxy por medio de una brocha. Posteriormente, se “horneaba” para curar el compuesto. Al finalizar el curado, se retiraba el núcleo de madera.

Para el programa de tecnología de diseño para cohetería, en U.S, fue el primer proceso para conformado de materiales presentado.

Anteriormente se usaban engranajes para determinar el ángulo de los hilos, sobre el núcleo o cuerpo a recubrir, y definir la longitud del elemento que recubre.

Se efectuaban cálculos numéricos complejos, manualmente, con el fin de establecer los parámetros del “mallado” necesario para cumplir los requerimientos del producto final. Diámetro, espesor, longitud, separación entre puntos de contacto, etc. Lo cual impactaba en las propiedades mecánicas del objeto terminado.

Publicaciones y artículos escritos anteriormente (en 1991, de las primeras) presentan las aplicaciones que este tipo de proceso, para producir materiales compuestos con aplicaciones en la industria aeroespacial.

1994. SAMPE (Society of the Advancement and Process Engineering). En esa época, las bases en común inmersas en el proceso de conformación de materiales compuestos, por el método de bobinado filamentario, eran emplear dos ejes normalmente (tres ejes en algunos casos) y el control de la maquinaria requerida se hacía de forma mecánica o por medio de control computacional. Actualmente, se efectúa en su totalidad por control computacional y comúnmente se realiza con cuatro ejes. (En tres ejes se lleva a cabo el proceso, como mínimo).

2 INTRODUCCIÓN El método más eficiente y que supone los menores costos de producción; bobinado filamentario. (Composite Filament Winding. S.T Peter 2011)

Actualmente es posible producir objetos de formas más complejas, se necesita de 4 ejes

Los sistemas de control por computadora contemporáneos permiten la conformación de objetos que no son cilíndricos y tampoco son simétricos, con mayor precisión en la colocación de la fibra.

El control computacional permite, hasta ahora, regular 6 parámetros (referentes a movimiento de mecanismos) necesarios para este proceso de bobinado filamentario. Los parámetros son: rotación del mandril, alimentación transversal, desplazamiento vertical, desplazamiento horizontal, rotación del eje de la bobina (carrete) y desplazamiento angular de la bobina (carrete).

El proceso para la manufactura de componentes de diferentes formas y cambios geométricos relevantes en su geometría representa un menor costo si se lleva a cabo mediante el bobinado de filamentos y su posterior “formado” o moldeado.

Ilustración 1 Máquina de bobinado de filamentos. Cortesía de Mclean-Anderson. St.Peters. 2009

En la figura (1) se muestra, de manera esquemática, el proceso para conformar una viga recubierta, en una devanadora de filamentos de 6 ejes, controlada por computadora.

La automatización en el proceso de conformado (bobinado filamentario) permite controlar minuciosamente la tensión de los hilos (filamentos). La orientación de los filamentos (con respecto al eje longitudinal del mandril o cuerpo que recubren) permite que las capas se orienten en diferentes ángulos, respecto a las capas anteriormente colocadas. También conocido como “bobinado filamentario” (filament winding)

Proceso que permite obtener piezas huecas mediante el bobinado de diferentes refuerzos de vidrio impregnados en continuo por una resina termoestable, sobre un molde o mandril.

Alta tensión en los filamentos resulta en una mayor rigidez y fuerza en el producto final. Por el contrario, el hecho de que los filamentos presenten baja tensión representa en una mayor flexibilidad en el componente terminado.

El ángulo en el que se establecen las fibras, una a una, determinan las propiedades del producto final. Un ángulo amplio ofrecerá resistencia a la compresión. Un ángulo apenas pronunciado (sistema helicoidal) proporcionará una mayor resistencia a la tracción.

3 DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL PROCESO 3.1 Proceso El proceso consiste en enrollar filamentos y/o cintas tensados, impregnados con una resina termoestable, sobre un molde macho cilíndrico o mandril. El mandril gira, mientras que un carro se mueve en sentido horizontal, el cual establece las fibras en el patrón deseado. Los filamentos más comunes son de carbono o de vidrio de fibra y son recubiertos con una resina sintética mientras se enrollan. Una vez que el mandril está completamente cubierto con el espesor deseado, se coloca en un horno para solidificar (curado) de la resina. Una vez que la resina se haya curado, el mandril se retira(desmolde), dejando el producto final hueco. Existen dos procedimientos de moldeo mediante bobinado filamentario: Vía Húmeda Vía Seca

La velocidad a la que gira el mandril y el giro del carro de alimentación determinan la orientación en que las fibras comienzan a deponerse, la tensión en las fibras controla el nivel de compactación en la parte herida. En el procedimiento de devanado húmedo, las fibras pasan a través de un baño de resina calentada previo a alcanzar la cabeza de alimentación y es depositada sobre el mandril; en esta situación los rodillos son usados para remover el exceso de resina, para forzar a la resina sobrante a entrar en la fibra, y aplanar el cable de remolque (tows).

Ilustración 2 Esquema del proceso de bobinado filamentario

Ilustración 3 Proceso de bobinado en un depósito cilíndrico

El ángulo de enrollado puede variar desde bajos ángulos longitudinales (0º) hasta altos ángulos circunferenciales (90º) con respecto al eje del mandril. Cualquier ángulo helicoidal puede ser enrollado. En el caso del bobinado pre-preg, el baño de resina y rodillos no son requeridos, la libre preimpregnada comienza a alimentarse directamente en la cabeza de alimentación desde los carretes y después colocado en el mandril. Para el bobinado pre-preg el mandril es generalmente calentado para facilitar la adherencia y flujo de la resina.

El bobinado de filamento se adapta bien a la automatización, donde la tensión de los filamentos puede ser cuidadosamente controlada. Los filamentos que se aplican con alta tensión dan como resultado un producto final con una mayor rigidez y fuerza, baja tensión resulta en una mayor flexibilidad. La orientación de los filamentos también puede ser controlado cuidadosamente para que las capas se encimen y se orienten de manera diferente de la capa anterior. El ángulo en el que se establece la fibra de las capas inferiores determina las propiedades del producto final. Un ángulo alto ofrecerá resistencia a la compresión, mientras que un patrón de menor ángulo (conocido como un sistema cerrado o helicoidal) proporcionará una mayor resistencia a la tracción.

3.2 Deposición de fibra

Ilustración 4 Esquema de la deposición de fibra

La colocación automática de fibra (AFP) implica el uso de remolques de fibra individuales. Se colocan remolques de fibra pre impregnada con resina en un mandril a alta velocidad, usando un cabezal de colocación controlado numéricamente para dispensar, sujetar, cortar y reiniciar durante la colocación. La longitud mínima de corte (la longitud de cable más corta que puede colocar una máquina) es el determinante esencial de la forma de la capa. Los cabezales de colocación de fibra se pueden unir a un pórtico de 5 ejes o adaptar a una devanadora de filamentos. Las máquinas están disponibles con estaciones de doble mandril para aumentar la productividad. Las ventajas de la fabricación incluyen la velocidad, la reducción de los desechos de materiales y los costos de mano de obra, la consolidación de piezas y la uniformidad mejorada de parte a parte. El proceso se emplea cuando se producen piezas grandes termofijas con formas complejas. Los cables de fibra, preimpregnados con la resina, desde los carretes se alimentan al cabezal de colocación de la fibra donde se unen en una sola banda y se laminan en la superficie de

trabajo. Típicamente, cada estopa tiene una hebra de fibras continuas de aproximadamente 3 mm de ancho. Un hilo, a su vez, puede consistir en 12,000 filamentos individuales impregnados con una resina epoxi. La deposición de fibra generalmente se distingue entre dos procesos, la colocación automatizada de cintas (ATL) y la colocación automática de fibras (AFP), dependiendo del ancho del material procesado [194]. Las capas de cinta automatizadas generalmente se construyen para procesar cintas de 75-300 mm de ancho, mientras que las cabezas de colocación de AFP pueden acomodar hasta 32 cables o cintas de hendidura estrechas, lo que permite una curvatura más compleja [194,270]. Los cabezales de colocación / deposición son muy similares para ambos procesos. Normalmente incluyen carretes de cinta o fibras, una bobinadora con guías, una zapata de compactación, una cortadora / cortadora de cinta y una fuente de calefacción (infrarrojos, láser, microondas o un soplete de gas caliente) para aumentar la adherencia de una resina termoestable o derretir el preimpregnado termoplástico [270]. Un esbozo de un proceso de deposición de fibra se muestra en la Fig. siguiente.

4 MODELOS BÁSICOS DE EMBOBINADO Cualquiera que sea el procedimiento escogido para realizar una estructura, el moldeo propiamente dicho consiste en colocar las mechas preimpregnadas sobre el mandril, siguiendo un plan perfectamente definido que se llama esquema de bobinado. Los tres esquemas básicos o modelos de bobinado son el bobinado helicoidal, bobinado polar o plano y el bobinado circunferencial.

4.1 Bobinado helicoidal

En este modelo de bobinado, mientras el mandril gira continuamente, el sistema de alimentación de fibra avanza adelante y atrás a una velocidad controlada para generar el ángulo helicoidal deseado. Tras la primera pasada las bandas no están posicionadas de forma adyacente, y es necesario realizar un número de pasadas determinado hasta que las fibras comienzan a quedar unas junto a otras. El modelo de bobinado helicoidal se caracteriza por el cruce continuo de fibras en ciertos puntos del mandril. De esta forma una capa del espesor de la pieza está constituida por dos láminas con orientaciones balanceadas (±θ). La velocidad de rotación del mandril depende del ángulo de enrollado, de la anchura de la banda y de la longitud total del depósito.

Ilustración 5 Bobinado Helicoidal

4.2 Bobinado polar o plano En este caso la fibra pasa tangencialmente a la apertura polar de uno de los extremos, cambia de dirección y pasa tangencialmente a la apertura del extremo contrario. Las fibras son provistas por un brazo giratorio que describe grandes círculos entorno al mandril que está inclinado un ángulo igual al de bobinado y que deposita las fibras sobre el mandril de forma plana. Debido a que el mandril está regulado para que gire justamente la anchura de banda, éstas son posicionadas por el brazo giratorio de forma adyacente.

Ilustración 6 Bobinado polar o plano

La principal ventaja del bobinado polar es su simplicidad; no existe cambio de sentido del sistema de alimentación y la velocidad de bobinado puede mantenerse regular. La única restricción de este método es la relación longitud-diámetro de la pieza que debe ser menor que 1.8. Este método es ampliamente usado para el bobinado de estructuras esféricas.

4.3 Bobinado circunferencial El bobinado circunferencial es un tipo de bobinado helicoidal de gran ángulo (90º. Cada rotación completa del mandril hace que el sistema de alimentación de fibra avance una anchura de banda completa. Los enrollados circunferenciales son usualmente combinados con bobinados longitudinales (helicoidales o polares) con objeto de obtener una estructura balanceada desde un punto de vista resistente. Los enrollados circunferenciales son aplicados a la zona cilíndrica de un depósito cerrado, mientras que los helicoidales o polares son aplicados tanto a la zona cilíndrica como a los fondos o cerramientos extremos del depósito.

Ilustración 7 Bobinado circunferencial

Tabla 1 Ventajas de esquema de embobinados

BOBINADO HELICOIDAL

BOBINADO POLAR O PLANO BOBINADO CIRCUNFERENCIAL La principal ventaja del bobinado polar es su simplicidad; no existe cambio de Los enrollados sentido del sistema de alimentación y la circunferenciales son La ventaja del bobinado helicoidal es velocidad de bobinado puede usualmente combinados con la gran versatilidad del proceso. Casi mantenerse regular. La única restricción bobinados longitudinales cualquier combinación de diámetro y de este método es la relación longitud(helicoidales o polares) con longitud de pieza pueden ser diámetro de la pieza que debe ser menor objeto de obtener una enrollados mediante este método. que 1.8. Este método es ampliamente estructura balanceada desde un usado para el bobinado de estructuras punto de vista resistente. esféricas.

5 MAQUINARIA Una máquina de bobinado de filamento continuo (máquina CFW o máquina CW) de la figura11 es, tal como indica su nombre, un equipo mediante el cual se realiza el bobinado de filamento, en forma continua, sobre una banda de acero cilíndrica. El proceso de bobinado de filamento continuo también se conoce como el Proceso de Drostholm.

Ilustración 9 Equipo de bobinado de filamento.

Ilustración 8 Esquema de quipo de bobinado de filamento.

El equipo tiene un carro encargado de guiar los filamentos para su enrollado en un cilindro que gira denominado mandril o husillo. El carro va montado sobre un riel que permite su movimiento a lo largo del cilindro a fin de que el recubrimiento sea uniforme a lo largo del mismo siguiendo un patrón geométrico constante, además presenta un movimiento tangencial al cilindro para mantener una distancia uniforme cuando la circunferencia aumenta su radio producto del crecimiento de las capas de fibras. En algunos casos, también puede realizar movimientos radiales, efectuados en los extremos redondeados de tubos como se muestra en la figura 12.

Ilustración 10 Movimientos del carro

El carro hace el recubrimiento en varias pasadas de ida y vuelta manteniendo tensado el o los filamentos. El impregnado de la fibra puede ser efectuado en una etapa previa o en el mismo carro. Los carreteles de filamento y cinta son montados en un dispositivo denominado fileta o creel, el cual puede presentar guías para aunar todos los filamentos y un dispositivo de tensado regulable.

Ilustración 11 Rack de filamentos, Impregnado de filamentos, Carro de bobinado

El bobinado de filamento se utiliza para la fabricación de tubos de gran diámetro. Existe un diámetro mínimo por debajo del cual la técnica se convierte en poco práctica. Las máquinas de CFW están disponibles para diámetros de 0,25 a 4,0 m.

Ilustración 12 Bobinados de gran dimensión.

Los parámetros claves del proceso son: la tensión en las fibras, ratio de impregnación y geometría del bobinado. La resistencia y la rigidez del ovillado pueden ser optimizadas alineando las fibras en las direcciones de las cargas. Esto hace que la orientación de la fibra sea crítica para el funcionamiento de la pieza y determina en gran parte la performance final de la misma.

5.1 Equipos periféricos Para alimentar a la maquina se necesita áreas de almacenamiento de materias primas, de mezcla de resinas, catalizadores, etc. Normalmente, también se incluye el calentamiento de la mezcla de químicos. Una vez enrolado el filamento del grosor deseado, puede ser curado ya sea a temperatura ambiente o bien a alta temperatura mediante un horno para acelerar el curado.

Ilustración 13 Pieza en horno vertical para curado

La operación de desmoldado, una vez curada la pieza, es realizado generalmente en forma manual. Eventualmente se pueden utilizar dispositivos de empuje o tiro para facilitar dicha tarea.

6 MANDRILES O MOLDES

Ilustración 14 Funcionamiento del mandril

Los mandriles de bobinado deben responder a las siguientes exigencias:

Ser idénticos al perfil y a las dimensiones de las piezas a moldear. Resistentes para soportar su propio peso y para soportar los esfuerzos por el bobinado bajo tensión y las contracciones de polimerización sin deformarse No deben ser demasiados pesados, lo que ocasionará problemas de rendimiento de máquinas y manipulación Soportar las condiciones de polimerización de las resinas, tanto desde el punto de vista químico como desde el punto de vista térmico. Estar diseñados para facilitar el desmolde sin perjudicar a las piezas. El coste debe ser apropiado al valor del componente fabricado, y al número de piezas que se van a fabricar con ese mandril.

7 MATERIAS PRIMAS BÁSICAS 7.1 Fibra de Vidrio La fibra más ampliamente usada para el proceso de embobinado filamentario es la fibra de vidrio. El número de filamentos por hilo es importante a la hora de seleccionar una determinada fibra para un proceso de enrollamiento porque un alto de número de filamentos por hilo hace más fácil el manejo de la fibra para el proceso. La fibra de vidrio continúa siendo útil para enrollamiento filamentario por su bajo costo, estabilidad dimensional, alta resistencia, así́ como por su facilidad de manejo. Una debilidad de la fibra de vidrio es su baja rigidez comparada con la de otros materiales estructurales. Tabla 2 Fibras de Vidrio. Miravete. Materiales compuestos Tipo fibra de vidrio

Módulo nominal a tracción (GPa)

Resistencia nominal a tracción (MPa)

Nº máximo de filamentos/hilo

Densidad (gr/cm3)

E

72.4

3447

4000

2.6

R

86.2

2068

60

2.49

S

86.9

4585

-

2.55

La fibra de vidrio más ampliamente usada es la fibra de vidrio E por su bajo costo. Las fibras R y S son usadas con menos frecuencia, sobre todo por la industria aeroespacial.

7.2 Fibra de Carbono Se constituye de átomos de carbono unidos entre sí en cristales alineados con el eje longitudinal de la fibra, lo cual lo dota de alta resistencia en función del volumen. Esta fibra es muy ligera, además que es resistente a la corrosión, a la humedad, a la formación de metal-carburos y resistente al calor. Un solo filamento tiene un diámetro de 5 a 10 micras de diámetro.

La mayor variedad de módulos de rigidez y de resistencias puede ser obtenida con fibras de carbono que continuamente están siendo mejoradas en términos de modulo, resistencia a tracción y deformación ultima. Estas fibras presentan módulos de rigidez entre 3 y 5 veces superiores a los de la fibra de vidrio, además de ser entre un 25 a un 35% más ligeras que estas, por lo que las hace especialmente interesantes para aplicaciones en donde se necesitan elevadas rigideces específicas. Aunque son igualmente entre 3 y 5 veces más caras en precio. Actualmente, lo que se realiza para aprovechar las importantes propiedades de la fibra de carbono sin incrementar fuertemente el precio de una determinada estructura fabricada mediante enrollamiento continuo es la “hibridización”, que consiste en la combinación de fibras de vidrio, con fibras de mayor modulo, como las fibras de carbono.

Tabla 3 Fibras de Carbono. Miravate. Materiales Compuestos Tipo de fibra de carbono

Módulo nominal a tracción (GPa)

Alta resistencia

Resistencia nominal a tracción (MPa)

Nº máximo de filamentos/hilo

Densidad (gr/cm3)

227

3102

12000

1.75

Alta deformación

234

4100

6000

1.79

Módulo intermedio

275

4295

12000

1.74

358

2482

3000

1.81

Alto módulo

7.2.1 Fibras Orgánicas 7.2.2 Aramida Se fabrican cortando una solución del polímero a través de una hiladora. Esto produce una fibra con una estabilidad térmica alta, una alta resistencia y una alta rigidez debido a uniones fuertemente organizadas del polímero semicristiano. Las fibras de aramida también están siendo ampliamente usadas para la fabricación de piezas mediante enrollamiento continuo gracias a su alta rigidez y resistencias específicas y por sus importantes propiedades ante cargas de impacto y de choque.

7.2.3 Polietileno Poseen una densidad extremadamente baja y unos valores de rigidez y resistencia muy altos. Ha sido usada para la fabricación de depósitos a presión ultraligeros así́ como para la fabricación de embarcaciones ligeras. Los materiales compuestos reforzados con fibra de polietileno presentan propiedades de cortante y compresiones muy bajas debido a la pobre adherencia de esta fibra a la matriz. Debido a que es una fibra orgánica posee un punto de fusión muy bajo 150ºC), hecho por el que no es usada para aplicaciones espaciales.

Tabla 4 Fibras de Carbono. Miravate. Materiales Compuestos Tipos de Fibra Orgánica

Módulo Nominal a Tracción (GPa)

Aramida (Medio Módulo)

62

2758

121

4067

117

2585

Aramida

Polietileno Orientado

Resistencia Nominal a Tracción (MPa)

Nº Máximo de Filamentos/Hilo

1000

-

118

Densidad (gr/cm3)

1.44

0.97

1.44

7.3 RESINAS La resina en una pieza fabricada por enrollamiento continuo tiene las mismas funciones que en cualquier material compuesto fabricado mediante otro proceso: -Mantiene las fibras en la posición correcta. -Ayuda a la distribución correcta de la carga. -Protege los hilos de la abrasión del proceso, y después en el propio material terminado. -Controla las propiedades eléctricas y químicas del material. -Provee al material compuesto de resistencia ante cortante interlaminar. Existen algunos criterios de manejo de la resina propios del proceso de enrollamiento continuo: -La viscosidad de la resina debe ser igual o inferior a 2 Pa.s.

-El tiempo de gel ha de ser tan largo como sea posible. (preferiblemente más de 6 horas). -La toxicidad debe ser baja.

7.3.1 Resina Epoxi Es un polímero termoestable que se endurece cuando se mezcla con un agente catalizador o endurecedor. La resistencia a la tracción de este tipo de adhesivos puede llegar a superar los 350 kg/cm², lo que les convierte en el adhesivo más resistente del mundo. La resina epoxi ha sido tradicionalmente usada para aplicaciones aeroespaciales y militares que suelen tener mayores requerimientos estructurales y de peso que las aplicaciones industriales. La selección de esta resina sobre la resina de poliéster, que es más barata, es debida a sus superiores propiedades mecánicas, comportamiento ante fatiga, resistencia térmica, fuerte unión al refuerzo y baja contracción durante el curado. Una viscosidad baja es esencial para completar la impregnación de la fibra. El rango típico para la resina epoxy oscila entre 3.5 y 15 Poises(gr/cm*s).

7.3.2 Resina de Poliéster Son las matrices termoestables más comunes. Las resinas de poliéster son las más utilizadas debido a su buena relación calidad-precio, pueden combinarse con cualquier tipo de refuerzo y casi cualquier núcleo. Debido a su bajo coste y a sus equilibradas propiedades físicas, químicas y mecánicas, esta resina tiene un amplio uso en aplicaciones comerciales. El manejo de la misma y la viscosidad del proceso así́ como el tiempo de gel son fácilmente adaptables al proceso de embobinado filamentario. El rango de viscosidad de estas resinas para el proceso varía entre 250-1.000 cps (centiPoises). Como se observa este rango es más elevado que el usado para las resinas epoxi lo que refleja las altas velocidades de enrollado típicas que se usan en las aplicaciones comerciales del poliéster.

7.3.3 Resina Fenólica Resina sintética termoestable, caracterizada por su resistencia al calor y al agua. Está formada por la condensación del fenol y el formaldehído, de gran resistencia al envejecimiento. Las resinas fenólicas se emplean para dar impermeabilidad por su alta resistencia a la humedad.

8 APLICACIONES 8.1 Tuberías de PRFV (Plástico Reforzado con Fibra de Vidrio.) Los tubos fabricados con PRFV presentan una gran resistencia a la corrosión, lo que los hace especialmente adecuados para su empleo en ambientes o con fluidos agresivos (aplicaciones industriales). No obstante, su empleo es cada vez más habitual en conducciones de agua para abastecimiento, riegos, saneamientos, etc., debido a sus precios competitivos en diámetros medios. Materiales empleados en tuberías: Una matriz constituida por una resina de poliéster no saturado del tipo adecuado al fluido a transportar. Un refuerzo de fibra de vidrio situado en el interior de la matriz. Un material inerte (generalmente cuarzo/sílice desecado) que se incorpora a la matriz como carga estructural

Aplicaciones: Agua potable. Tratamiento de aguas residuales. Sistema de riego. Centrales hidroeléctricas.

Sistemas de refrigeración. Centrales Térmicas

Ilustración 15 Aplicación de bobinado de filamentos en áreas espaciales, aeronáuticas y procesos industriales

8.2 Pipas y tanques Pueden producirse de manera sencilla utilizando una máquina de CFW. Típicamente hechos con fibra de vidrio reforzada con material epóxico. Características: Resistencia mecánica. Resistencia química. Resistencia a la intemperie. Resistencia a la corrosión.

8.3 Aplicaciones en el sector aeronáutico El procesamiento automático de alta velocidad se ha vuelto muy popular con la llegada de aviones civiles de gran tamaño. Como ejemplo de una máquina AFP producida comercialmente, mencionamos VIPER fabricado por MAG Cincinnati (Hebron, Ky.). Dichas máquinas se utilizan para la fabricación automática de paneles de fuselaje compuestos para

aviones comerciales. Las máquinas AFP de la serie VIPER 6000 pueden producir paneles de fuselaje de hasta 6,3 m de diámetro. Los VIPER producirán el 92% del fuselaje para el A350 XWB. Según MAG Cincinnati, la compañía que fabrica las máquinas VIPER, tales máquinas permiten un control independiente sobre alimentación, sujeción, corte y arranque para hasta 32 remolques individuales o cinta cortada. Multistrands de fibra de carbono / epoxi se pueden colocar alrededor de un mandril para hacer una sola pieza terminada sin costuras y remaches. La tecnología de materiales compuestos avanzados sirve primordialmente para ahorrar peso e incrementar la eficiencia de combustible

Ilustración 16 El uso de bobinado filamentario en el uso aeronáutico

8.4 VENTAJAS Y DESVENTAJAS 8.4.1 Ventajas: El enrollamiento filamentario ha ganado una importancia comercial significante debido a su capacidad de acomodar las fibras en ángulos precisos en la superficie del mandril.

Para ciertas aplicaciones tales como recipientes a presión y tanques de combustible, el enrollamiento filamentario es el único método para fabricar partes compuestas de alto rendimiento y rentables.

El enrollamiento filamentario utiliza sistemas de materia prima de bajo costo y herramientas de bajo costo para fabricar partes de material compuesto rentables. El enrollamiento filamentario puede ser automatizado para la producción de grandes cantidades de partes compuestas. Es rápido

8.4.2 Desventajas: El enrollamiento filamentario es muy adecuado para fabricar formas huecas simples. Sin embargo, el proceso tiene las siguientes limitaciones Está limitado a producir estructuras convexas y cerradas. No es adecuado para fabricar estructuras abiertas como recipientes, aunque existen excepciones. No todos los ángulos de las fibras son fácilmente producidos durante el proceso. Generalmente ángulos pequeños de fibras (0 a 15°) no son fácilmente producidos. La máxima fracción volumétrica de la fibra obtenible durante el proceso es de 60% Durante el proceso, es difícil obtener una distribución de fibras y contenido de resina uniforme en todo el espesor del laminado. Costo Cara externa pobre estéticamente Generalmente se necesitan resinas de baja viscosidad (peores propiedades mecánicas)

9 REFERENCIAS  http://www.gazechim.es/procesos-de-aplicacion/enrollamientofilamentario.html  https://books.google.com.mx/books?id=nciMwbQfymQC&printsec=fro ntcover&dq=filament+winding&hl=es419&sa=X&ved=0ahUKEwiy06 KxwaLgAhVJL6wKHREWC24Q6AEIKTAA#v=onepage&q&f=false  http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/10/filament-windingbobinado-de filamento.html  http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/10/filament-windingbobinado-de-filamento.html  Miravete, Antonio, (2007), Materiales Compuestos Tomo I, Editorial Reverté, pp. 728-749.  Fleischer J, et al. Composite materials parts manufacturing. CIRP Annals -

Manufacturing

Technology

(2018),

https://doi.org/10.1016/j.cirp.2018.05.005, p. 4 y 5.  Chawla, Krishna K., (2012), Composite Materials Science and Engineering, Tercera Edición, Springer, pp. 138-140.  http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/10/filament-windingbobinado-de-filamento.html  Composite Filament Winding. https://books.google.com.mx/books?id=nciMwbQfymQC&printsec=fro ntcover&dq=filament+winding&hl=es419&sa=X&ved=0ahUKEwiy06 KxwaLgAhVJL6wKHREWC24Q6AEIKTAA#v=onepage&q&f=false  https://www.compositesworld.com/news/airbus-begins-a350-xwbfuselage-manufacturing