1 
 
 
DISEÑO DE UN MATERIAL COMPUESTO CON FIBRA NATURAL PARA 
SUSTITUÍR LA UTILIZACIÓN DE LA FIBRA DE VIDRIO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
JOSÉ SANTIAGO GÓMEZ P. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD EAFIT 
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE DISEÑO DE PRODUCTO 
PROYECTO DE GRADO 
MEDELLIN 
2009 
 
2 
 
 
 
DISEÑO DE UN MATERIAL COMPUESTO CON FIBRA NATURAL PARA 
SUSTITUÍR LA UTILIZACIÓN DE LA FIBRA DE VIDRIO 
 
 
 
 
 
JOSÉ SANTIAGO GÓMEZ P. 
 
 
 
 
 
Trabajo de grado presentado para optar al título de 
Ingeniero de Diseño de Producto 
 
 
 
 
Asesor 
Doctora  MÓNICA ÁLVAREZ LÁINEZ 
Ingeniera Química U.Nal. de Colombia 
 Doctor en Física de la U. de Valladolid  
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD EAFIT 
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA DE DISEÑO DE PRODUCTO 
PROYECTO DE GRADO 
MEDELLIN 
2009 
3 
 
 
 
 
NOTA  DE  ACEPTACIÓN 
 
 
 
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
 Presidente  del  Jurado 
  
  
  
  
 Jurado 
  
  
  
 Jurado 
  
  
  
  
  
 
 
 
 
 
Medellín,  Octubre  de 2009 
4 
 
 
AGRADECIENTOS 
 
El autor expresa sus agradecimientos a: 
 
El Municipio de Medellín por su valioso apoyo económico para la realización de mi 
proyecto profesional.   
 
El Grupo de Investigación en Materiales de la Universidad EAFIT, por su apoyo 
Económico a la Investigación. 
 
El Laboratorio de Materiales de la Universidad EAFIT, por su apoyo en el 
desarrollo de las pruebas y continua asesoría. 
 
Merquiand por facilitar las muestras de silanos necesarias para modificar la 
estructura de las fibras para su posible comparación y estudio. 
  
Sustitutos Ecológicos por las muestras de fibras y la ayuda en la asesoría en los 
posibles costos de producción. 
   
Verificar Ltda., por la ayuda y acompañamiento en la elaboración del prototipo 
final.  
  
5 
 
 
CONTENIDO 
INTRODUCCION 12 
1. JUSTIFICACIÓN 14 
2. OBJETIVOS 16 
2.1  OBJETIVO GENERAL 16 
2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 16 
3. MARCO TEÓRICO 18 
4. FABRICACIÓN DEL MATERIAL COMPUESTO 24 
4.1    MATERIALES 24 
4.1.1   Fibras  24 
4.1.2   Matriz                                                                                                           24 
4.1.3   Agentes compatibilizantes 27 
4.2  TRATAMIENTOS REALIZADOS A LAS FIBRAS 27 
4.2.1 Tratamiento alcalino                                                                                       27 
4.2.2 Tratamientos con agentes compatibilizantes 30 
4.2.2.1 Tratamiento con silanos disueltos en agua. Inicialmente se estudió la 
posibilidad de disolver el amino silano en agua destilada 30 
4.2.2.2 Tratamiento con silano disueltos en etanol                                                 30 
 
4.2.2.3 Tratamiento con silanos utilizados directamente sobre la  resina de 
poliéster 31 
4.3  PROCESOS DE FABRICACIÓN 31 
4.3.1 proceso de fabricación sin matriz por Hand Lay Up                                      31 
4.3.2 Proceso de fabricación del material compuesto con molde 34 
4.3.3 Proceso fabricación del material compuesto asistido con vacío            36 
4.3.4 Proceso de fabricación de material compuesto por una fibra para ensayos de 
desprendimiento 39 
5. CARACTERIZACION MACROESTRUCTURAL 40 
5.1  CARACTERIZACIÓN DE FIBRAS 40 
6 
 
5.2  CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES COMPUESTOS 41 
5.3  ENSAYOS DE DESPRENDIMIENTO 42 
6.  ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 43 
6.1  ESTUDIO EN FIBRAS VEGETALES 43 
6.2  ESTUDIO EN MATERIALES COMPUESTOS 47 
6.3  ESTUDIO DE ADHESIÓN CON LA MATRIZ 53 
7.  MODELO DE COSTOS PARA LAS FIBRAS DE COCO TRATADAS 56 
8.  FABRICACIÓN DE UNA PIEZA UTILIZANDO COMO FASE DE REFUERZO 
LA FIBRA DE COCO MERCERIZADA 59 
9. CONCLUSIONES 64 
BIBLIOGRAFÍA 67 
 
 
  
7 
 
 
LISTA DE TABLAS 
 
 pág. 
Tabla 1.   Medidas de los diámetros de las fibras 43 
Tabla 2.  Resultados de ensayos de pull out 53 
Tabla 3.  Tabla de productos necesarios para aproximar el modelo   
               de costos 56 
Tabla 4.  Costos por cantidad requerida 57 
 
  
8 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
 pág. 
Figura 1.  Evolución del Módulo de elasticidad en función de la   
                 dirección de las fibras. 20 
Figura 2.  Fibras de coco durante la mercerización 29 
Figura 3.  Fibras de coco después de ser mercerizadas 29 
Figura 4.  Compuesto reforzado con coco elaborado sin asistencia   
                 de moldes 33 
Figura 5.  Compuesto reforzado con bagazo de caña sin asistencia  
                 de moldes 33 
Figura 6.  Compuesto reforzado con fibras de fique  sin asistencia de  
                moldes 34 
Figura 7.  Dimensiones de las probetas elaboradas con molde  35 
Figura 8.  Fabricación de probetas con molde 36 
Figura 9.  Uso de sistema de vacio para fabricación del material 37 
Figura 10.  Capa superior del compuesto fabricado con asistencia   
                  de vacío     38 
Figura 11.  Montaje para fabricar probetas de desprendimiento 39 
Figura 12.  Montaje de las fibras en la máquina a tensión 41 
Figura 13.  Módulos de elasticidad de las fibras vegetales 44 
Figura 14.  Módulo de la fibra de vidrio, en comparación a las fibras   
                  vegetales 45 
Figura 15.  Alargamiento o deformación  máximo de las fibras.  46 
Figura 16.   Módulo específico de fibras 46 
Figura 17.   Esfuerzo vs. Deformación unitaria de las fibras 47 
Figura 18.   Módulo de elasticidad de los compuestos ensayados a   
                   tensión 48 
9 
 
Figura 19.  Alargamiento de los compuestos en el ensayo a tensión 49 
Figura 20.  Carga de máximo o esfuerzo máximo soportado por el   
                  compuesto 50 
Figura 21.  Módulo de elasticidad en MPa, para materiales   
                   compuestos y poliéster 52 
Figura 22.  Superficie del compuesto de fibras de coco no tratadas 54 
Figura 23.  Superficie del compuesto de fibras de coco mercerizadas 54 
Figura 24.  Compuesto de fibras de coco tratado con silanos en   
                   etanol al 2% 55 
Figura 25.   Fibras de coco con tratamiento alcalino 55 
Figura 26.  Molde preparado con cinco capas de cera desmoldante 59 
Figura 27.  Aplicación de gel coat utilizando brocha 60 
Figura 28.   Aplicación de la fibra sobre la cavidad 61 
Figura 29.   Pieza desmoldada con exceso de resina 62 
Figura 30.   Alerón terminado  63 
 
  
10 
 
 
RESUMEN 
 
El creciente desarrollo de materiales compuestos en aplicaciones donde se 
requieran características combinadas de resistencia y bajo peso, ha propiciado la 
utilización de varias resinas reforzadas con fibra de vidrio, debido a que éstas son 
de fácil procesabilidad, tienen bajos costos y brindan una buena resistencia 
mecánica. Sin embargo, dadas las características de las fibras naturales como 
son: fácil obtención, costos competitivos, aspectos ambientales y de salud, se 
fabricaron materiales compuestos sustituyendo la fibra de vidrio por fibras 
naturales como son: las fibras de fique, coco y bagazo de caña. Se hizo un 
análisis comparativo de las propiedades mecánicas de las resinas reforzadas con 
fibras naturales respecto a la resina reforzada con fibra de vidrio, las fibras 
naturales fueron tratadas superficialmente con una solución básica para mejorar la 
compatibilidad con la resina y además, se hicieron ensayos con agentes 
compatibilizantes entre la matriz y la fibra.  Se ha encontrado que los módulos de 
elasticidad del material se incrementan, al tratar las fibras con agentes 
compatibilizantes tipo silano y con el tratamiento alcalino.  Además, se realizaron 
estudios de la interface entre las fibras y la matriz haciendo pruebas de 
desprendimiento y mediante microscopia electrónica de barrido (SEM) para 
establecer la sinergia entre ellas. 
 
 
Palabras Claves: tratamiento alcalino, fibras naturales, compatibilizantes, 
laminado manual, microscopia electrónica de barrido, compuestos, 
caracterización mecánica. 
  
11 
 
 
ABSTRACT 
 
The growing development of composite materials in applications where both low 
weight and resistant characteristics are required, has bring the use of several 
resins reinforced with fiberglass , due to their ease of processability, low cost and 
good mechanical behavior.  However, the characteristics of the natural fibers like: 
ease achievement, competitive cost, and environmental and health topics, give us 
the possibility to produce composites replacing the fiberglass  with natural fibers, 
using: yute, coconut and cane bagasse fibers.  A comparative analysis of 
mechanical properties between resins reinforced with the natural fibers and glass 
fibers was studied.  The natural fibers also received a superficial basic treatment, 
to raise the compatibility with the resin. There were some tests using coupling 
agents between the matrix and the reinforce fibers.  There was found that the 
modulus of elasticity increase when alkali and silane treatments were applied. 
Moreover, interface study was made between fibers and matrix using pull out test 
and SEM to see the synergy between them. 
 
Key Words: alkali treatment, natural fibres, coupling agents, hand layup, 
electronic scanner microscopy, composites, mechanical characterization.  
 
 
 
 
  
12 
 
 
 
INTRODUCCION 
 
Los materiales compuestos han permitido importantes desarrollos en diferentes 
áreas del conocimiento, logrando ventajas sensibles en materia de peso, 
resistencia mecánica y permitiendo ofrecer soluciones eficientes en costo según la 
aplicación.  Ejemplos claros de la presencia y uso de materiales compuestos son 
las estructuras de los edificios, las cuales, son construidas a partir de la unión de 
dos materiales principales, el acero y el concreto.  Las características de cada uno 
cumplen diferentes funciones, dando como resultado un material que puede 
soportar diferentes tipos de carga.   
 
Un material compuesto, por lo general tiene unas propiedades mecánicas 
superiores a las de sus componentes por separado [1]. Cuando un material 
compuesto tiene propiedades superiores a las de sus componentes se dice 
entonces que estos tienen sinergia, que es una propiedad importante para 
determinar qué materiales son susceptibles de ser utilizados para crear 
compuestos. Por lo general, el uso de materiales de refuerzo naturales ha 
presentado un fácil desprendimiento o pobre unión con la matriz, lo que indica una 
débil sinergia entre las resinas y las fibras naturales, una de las principales 
razones por las que éstas no son frecuentemente utilizadas.   
 
Algunas investigaciones [2], han logrado demostrar que es posible mejorar las 
propiedades de las fibras de origen vegetal, cuando éstas son tratadas con una 
solución alcalina a base de NaOH.  Estos tratamientos pueden ser usados para 
mejorar la compatibilidad de las fibras con la resina y lograr un mejor compuesto. 
El uso de las fibras vegetales a nivel nacional está principalmente enfocado a los 
productos artesanales, la fabricación de empaques y geotextiles.  
13 
 
La presente investigación, tiene como principal fin determinar si es o no posible 
lograr crear materiales compuestos con fibras vegetales, empleando matrices 
poliméricas.  Este estudio, se realiza a diferentes grupos de fibras vegetales, las 
cuales serán tratadas buscando una mayor integración entre la matriz y la fibra, 
siendo el principal objetivo de este estudio incrementar la sinergia en el compuesto 
y evaluar cuál de los grupos de fibras presenta el mejor comportamiento, en 
comparación con el material compuesto reforzado con fibras de vidrio. 
  
14 
 
 
 
1. JUSTIFICACIÓN 
 
El uso de fibras de vidrio para realizar materiales compuestos se ha generalizado 
en el medio profundamente; sin embargo, muchos ignoran que la mayoría de 
estos productos son importados y además tienen un impacto ecológico 
considerable, debido al alto consumo energético para producirlos. 
 
 Adicionalmente, existen ciertas fibras naturales que en la actualidad son residuos 
de otros procesos y que contribuyen a incrementar los niveles de contaminación.  
Algunas de estas fibras, como el fique, pueden ser utilizadas como fase de 
refuerzo para fabricar materiales compuestos, con lo cual, no sólo se evita el uso 
de la fibra de vidrio, sino que se logra reducir el impacto generado por la fibra 
natural como desecho.   
 
Se debe realizar una investigación encaminada a conocer las propiedades 
mecánicas de los compuestos elaborados con fibras naturales, con el fin de lograr 
determinar cuál debe ser su composición óptima para un buen funcionamiento 
desde el punto de vista mecánico, con el fin de reemplazar efectivamente las 
fibras sintéticas. 
 
La fabricación de materiales compuestos se ha caracterizado industrialmente por 
la incomodidad que genera el uso de la fibra de vidrio debido a su naturaleza y 
poca compatibilidad con la piel, su uso puede generar fuertes dermatitis y 
delicadas alergias que son difíciles de controlar. Lograr introducir como fase de 
refuerzo los materiales de origen vegetal puede mejorar considerablemente la 
calidad de vida de las personas que trabajan con estos y de igual forma, 
disminuye su exposición a partículas fibrosas que pueden ocasionar daños a nivel 
pulmonar. 
15 
 
El desarrollo de un material compuesto a partir de las fibras naturales disminuye el 
impacto ambiental debido que éstas pueden ser incineradas, se utilizan fibras que 
requieren de pocos niveles de energía para su procesamiento, fibras que son 
fácilmente producidas y que su reciclaje es mucho más simple.   
 
De igual forma los materiales compuestos con fibras naturales pueden ser 
utilizados en construcciones con el fin de aislar el sonido [3], y gracias a su costo, 
se puede incrementar el nivel de vida laboral en zonas altamente expuestas al 
ruido.  
 
Desde el punto de vista económico, se requiere desarrollar un compuesto que 
utilice fibras de producción nacional, lo cual puede generar plazas de trabajo, y a 
su vez, disminuir el impacto ambiental que hoy en día generan estas fibras, al ser 
tratadas como desechos industriales. 
  
16 
 
 
2. OBJETIVOS 
 
 
2.1  OBJETIVO GENERAL 
 
 Desarrollar un material compuesto reforzado con fibras naturales que cumpla 
con las propiedades mecánicas y productivas necesarias para competir con 
los compuestos de fibra de vidrio convencionales en determinadas 
aplicaciones. 
 
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
 Establecer las propiedades mecánicas de las fibras de fique, bagazo de caña 
y coco, realizando ensayos de tensión, compararlas entre ellas y comparar 
cada una con la fibra de vidrio.  
 
 Fabricar los materiales compuestos estándar de fibra de vidrio con poliéster 
insaturado y los compuestos reforzados con fibras naturales, utilizando la 
misma matriz y probetas que faciliten su comparación. 
 
 Determinar el comportamiento mecánico de los compuestos elaborados a 
partir de fibras naturales y fibras de vidrio, realizando ensayos de tensión, 
sobre probetas de iguales condiciones con el fin de comparar sus resultados. 
 
 Definir la cohesión entre las fibras naturales y de vidrio con la matriz de 
poliéster insaturado (UP), realizando pruebas de desprendimiento, para 
conocer su compatibilidad. 
17 
 
 Definir las condiciones de fabricación del compuesto seleccionado por mejor 
rendimiento, para asegurar que éstas sean viables para un proceso de 
estandarización, realizando ensayos de fabricación en porcentajes entre el 10 
y el 40% en peso de fibras en el material compuesto total. 
 
 Evaluar financieramente los compuestos seleccionados, teniendo en cuenta 
que éstos deben ser comparados con las fibras de vidrio, para determinar si  
son competitivos desde el punto de vista económico. 
 
 Realizar una comparación física en un producto definido, con el fin de evaluar 
la apariencia y validarlo para su uso. 
 
 
  
18 
 
 
3. MARCO TEÓRICO 
 
Al fabricar un compuesto, se tiene por lo general un material matriz y un material 
de refuerzo.  El primero tiene como principal función, tomar la forma que se desea 
adopte el producto y transferir las cargas hacia el segundo.  El segundo, por lo 
general es de tres tipos distintos, pueden ser fibras, partículas y hojuelas, donde 
cada uno de estos ofrece diferentes propiedades mecánicas. Para reforzar 
estructuras, la fase de refuerzo mas empleada es comúnmente fibrosa, pues 
ofrece un mejor comportamiento mecánico y será pues el objeto de estudio de 
este proyecto [1].   
 
Las  fibras que más se utilizan a nivel comercial son las fibras de vidrio. En 
términos generales, se emplean este tipo de fibras por su bajo costo en 
comparación con las fibras de carbono o las fibras de aramida  [4] que presentan 
un mejor desempeño en la mayoría de condiciones; sin embargo, estas fibras 
tienen un costo mucho mayor y por lo general se requieren resinas especiales 
para lograr sus máximas capacidades, razón por la cual su uso es limitado a 
aplicaciones muy especiales tales como los vehículos de fórmula uno, vehículos 
de lujo, algunas joyas, entre otros.  
 
Existen varios tipos de fibras de vidrio,  en el comercio es usual encontrar la fibra 
E, la cual tiene unas buenas propiedades aunque existen variaciones con mejores 
comportamientos mecánicos que de igual forma pueden implicar un incremento 
significativo en los costos [4]. Las fibras de vidrio no gozan de compatibilidad con 
las resinas de poliéster de forma natural, para lograr que estas fibras trabajen de 
forma conjunta con la matriz de poliéster insaturado es usual que se realice un 
proceso químico de compatibilización, que permita mejorar la sinergia entre la 
matriz y el refuerzo.  Este tratamiento químico, se realiza  a las fibras de vidrio, y 
19 
 
es uno de los elementos que más valor  les agrega.  Los agentes utilizados para 
mejorar la compatibilidad son frecuentemente silanos y son elementos que 
permiten incrementar ampliamente la resistencia mecánica del material compuesto 
y la humidificación de las fibras con el poliéster [5].   
 
Los materiales en partículas y escamas son empleados ampliamente en la 
industria y se utilizan para disminuir los costos de los materiales compuestos 
finales y en algunas ocasiones para mejorar el desempeño mecánico del material, 
cuando se utilizan para mejorar el material se denominan rellenos de refuerzo y 
permiten mejorar la estabilidad dimensional, resistencia a la abrasión y al 
escurrimiento [1], entre otros, y ofrecen la posibilidad de crear interesantes 
acabados a las piezas finales, razón por la cual son usados para lavamanos, 
mesones de cocina, elementos decorativos; entre otros, gracias a la excelente 
gama de posibilidades y a la importante disminución en costos que puede llegar a 
obtenerse. Un sistema cargado puede tener el 80% de su peso en materiales 
particulados de bajo costo como el carbonato de calcio, logrando así, incrementar 
considerablemente el volumen sin incrementar el precio del producto, a este tipo 
de componentes también se les conoce como extensores [1].   
 
En términos generales, el desarrollo de materiales compuestos reforzados, tiene 
un amplio interés pues puede ofrecer excelentes oportunidades para el futuro en 
muchas áreas del conocimiento; sin embargo, la fabricación de los materiales 
compuestos tiene una serie de dificultades que si bien son explotadas 
adecuadamente pueden convertirse en ventajas. Una de las dificultades 
conocidas, pasa por la dirección de las fibras.  Por esta razón, los materiales 
compuestos pueden presentar propiedades isotrópicas o anisotrópicas. Si la 
orientación no es tenida en cuenta durante el diseño de un producto, los 
resultados pueden ser negativos, pues la resistencia mecánica puede resultar muy 
baja frente a algunas direcciones de la carga y se ha demostrado que el módulo 
de elasticidad de los materiales compuestos y su resistencia a la tensión, tienen 
20 
 
una curva exponencial decreciente a medida que el ángulo de las fibras aumenta 
en comparación a la dirección de la aplicación de la carga (Ver Figura 1), siendo el 
punto más crítico cuando el ángulo alcanza los 90° [1]. 
 
 
 
Figura 1.  Evolución del Módulo de elasticidad en función de la dirección de las 
fibras. [1] 
 
Otro de los problemas identificados en los materiales compuestos cuando estos 
son reforzados con fibras es la baja compatibilidad y/o humectación que se logra 
dar al refuerzo. Este problema puede afectar las propiedades mecánicas del 
material y provocar fallas a cargas por debajo de lo esperado. 
21 
 
La principal evidencia de que las fibras naturales o en general de que una fase de 
refuerzo no tiene sinergia con la matriz se aprecia cuando se realizan ensayos con 
el material compuesto y se obtienen propiedades mecánicas inferiores a las que 
se obtienen al ensayar la matriz sin ningún tipo de refuerzo. La principal razón 
para que esto suceda es que la fase de refuerzo no se adhiere a la matriz con 
suficiente fuerza y actúa en vez de elemento de refuerzo como un concentrador de 
esfuerzos que termina por disminuir considerablemente la resistencia mecánica 
del material.  
 
El concentrador de esfuerzos se genera principalmente porque la fase de refuerzo 
no se une a la matriz y cuando la reacción exotérmica finaliza, hay una separación 
entre la fibra y la matriz lo cual impide que la energía que se le aplica a la pieza  
llegue a la fibra y se quede en la matriz, provocando una fractura temprana y a 
una carga inferior a la esperada. Generalmente se aprecia  este fenómeno en 
ensayos a tracción, en los cuales, se observa que la matriz se fractura sin dañar 
las fibras o el material de refuerzo, lo que demuestra, que los refuerzos se 
desprendieron sin sufrir daño alguno y por tanto sin recibir parte de la energía 
aplicada al material.   
 
Los materiales compuestos están ampliamente difundidos en el mercado y sus 
aplicaciones en la actualidad son muy diversas y van desde simples elementos 
decorativos hasta complejas carrocerías, en los cuales, el diseño del material 
juega un papel relevante. Para aquellas aplicaciones que no demandan de una 
gran resistencia mecánica, sería posible introducir fibras naturales como fase de 
refuerzo. La posibilidad de recolectar grandes cantidades de estas fibras es amplia 
debido a que éstas surgen en su mayoría como desechos de una actividad 
agrícola principal. Datos obtenidos de investigaciones realizadas en Costa Rica 
por Moya en 2001 [6], demuestran que el 86% de los desechos industriales son 
generados por el agro, por productos comunes como el banano y el café, y de no 
tradicionales como la piña y la naranja [6].  
22 
 
El uso de fibras naturales en materiales compuestos tiene importantes ventajas 
desde el punto de vista ambiental, puesto que son amigables en su proceso y 
producción; de igual forma tienen mayor elasticidad, menor abrasión durante la 
producción, presentan buena absorción de las vibraciones y por ende del sonido, 
puede resultar hasta tres veces más económico que trabajar con fibras de vidrio, 
su densidad puede ser favorable y al momento de ser incineradas producen 
menores cantidades de CO2 y otros gases tóxicos. No obstante, éstas también 
tienen algunas desventajas conocidas como la poca sinergia con los polímeros, la 
calidad de la fibra es dependiente de la forma como ha sido cultivada o extraída, la 
capacidad  hidrofílica de las fibras naturales puede ser un problema en algunas 
aplicaciones al igual que su densidad durante el proceso [3]. 
 
Se han hecho esfuerzos por lograr que las fibras de origen vegetal sean 
candidatos para reforzar materiales compuestos en aplicaciones comunes, para lo 
cual es necesario que haya una buena compatibilidad y fijación entre la fibra y la 
resina. En cuanto a la sinergia entre la matriz y el refuerzo el Dr. Ray Dipa [2] ha 
realizado estudios con el fin de mejorar la adhesión entre las fibras naturales y los 
polímeros, estudios que también han demostrado que se pueden mejorar las 
propiedades físicas de las fibras realizando un tratamiento en una solución 
alcalina, en donde se ha observado cómo la tenacidad de la fibra aumenta a 
medida que la fibra se expone durante más tiempo a una solución de hidróxido de 
sodio, sin embargo, pasadas cuatro horas, las fibras se comienzan a volver 
cristalinas y por tanto mucho mas frágiles [2].  Estos estudios demuestran, que las 
fibras tuvieron un incremento en su tenacidad en un 49% y que presentaron un 
sustancial incremento en su módulo de elasticidad del 79%, de igual forma, se 
logró eliminar la lignina y la hemicelulosa de las fibras, logrando de esta manera 
disminuir en cerca del 10% el peso de las fibras [2].  Al tratar las fibras de fique 
con el hidróxido de sodio, se encontró que las fibras se dividieron en finos 
filamentos, lo cual permite incrementar el área a ser humectada por la resina, con 
lo cual puede mejorarse la adhesión de las fibras. 
23 
 
Las investigaciones en materiales compuestos, apuntan a que los materiales del 
futuro se concentrarán en su mayoría en refuerzos de fibras naturales, dadas las 
condiciones de abrasión, costo energético y dificultad de reciclaje de las fibras 
sintéticas. Estos materiales son de interés general y compañías como Daimler-
Chrysler financia proyectos de investigación en Brasil para incrementar este tipo 
de desarrollo y colocarlos en sus vehículos de línea [3]. 
24 
 
   
4. FABRICACIÓN DEL MATERIAL COMPUESTO 
 
 
4.1 MATERIALES  
 
4.1.1 Fibras. Las fibras de origen vegetal, tales como el fique, el coco y el 
bagazo de caña tienen importantes diferencias en su origen.  En términos 
generales, las fibras de fique  son ampliamente usadas en el comercio por ser de 
unas buenas prestaciones mecánicas y por su excelente longitud.  A diferencia de 
las fibras de bagazo de caña y de coco, el fique es plantado para lograr extraer las 
fibras que se emplean ampliamente en empaques, geomembranas y en 
aplicaciones artesanales.  Las fibras de coco y bagazo de caña, por el contrario, 
se obtienen como subproductos; es decir, el principal objetivo de las plantaciones 
de coco a nivel nacional e internacional, está relacionado en mayor medida con la 
nuez del coco y su agua.  De cada coco, es posible extraer en promedio unos 
125g de fibras;  sin embargo, la mayor dificultad que presentan estas fibras es su 
longitud, lo cual hace muy compleja su confección, razón por la cual su uso no es 
tan frecuente aunque si es usual que se empleen para la fabricación de colchones, 
y en combinación con el fique, suele utilizarse como geotextil.  
 
La fabricación de mantos de coco, es poco frecuente puesto que para lograr un 
proceso industrial eficiente, se requiere de una fibra bastante limpia y debido a la 
forma como debe extraerse la fibra, ésta se encuentra llena de algunas partículas 
que pueden dañar la máquina, razón por la cual su elaboración es aún muy 
limitada.  Por otra parte, las fibras que se pueden obtener del bagazo de caña, son 
por lo general subproductos de la industria azucarera o panelera.  A diferencia de 
la fibra de coco y de fique, la fibra de bagazo de caña es de una apariencia mucho 
más frágil y tiene una masa que la acompaña, que son los conductos donde se 
almacena la sacarosa elemento que puede dificultar su extracción.  
25 
 
En este tipo de fibras los componentes principales son: la celulosa, la lignina y la 
hemicelulosa, más otros compuestos secundarios (taninos y gomas).  
 
4.1.2 Matriz. Al momento de fabricar materiales compuestos de matriz polimérica, 
la selección de la matriz cumple un papel de vital importancia.  Como se mencionó 
anteriormente, esta fase del compuesto,  tiene la función de tomar la forma final y 
además es la que transmite la energía a la fase de refuerzo. La selección de ésta 
tiene una serie de variables a tener en cuenta que pueden ser decisivas para que 
el material compuesto tenga el comportamiento esperado. Los materiales 
compuestos, a diferencia de otros materiales de aplicación común, como los 
aceros o los polímeros, no tienen unas propiedades definitivas hasta que se 
fabrican.  Por esta razón, es que se dice que los materiales compuestos se 
diseñan al mismo tiempo que se fabrican y como se expresaba anteriormente, la 
orientación de la fibra, el espesor, el porcentaje de saturación, entre otros, pueden 
marcar una amplia diferencia. Las matrices de mayor uso comercial son las 
resinas de poliéster insaturado, debido principalmente a su menor costo 
comparativo [5].  Entre éstas, existen una serie de familias las cuales ofrecen una 
gran cantidad de diferencias en su comportamiento mecánico y químico, con lo 
cual se puede hacer muy compleja la selección de la resina apropiada.  
 
Las familias más comunes de las resinas de poliéster insaturado son las 
tereftálicas, ortoftálicas e isoftálicas [7]. De estas tres, las primeras dos familias 
son las más comerciales y de uso general.  Las resinas isoftálicas suelen ser 
utilizadas para mesones y aplicaciones donde la resistencia química es una 
variable importante.  Existen adicionalmente otras familias de resinas tales como 
las vinilester, epóxicas, epoxivinilester y las CPD.  Estas resinas, tienen 
aplicaciones que por lo general son mas específicas y son más costosas que las 
resinas de poliéster.  Las resinas epóxicas por ejemplo, son ampliamente 
utilizadas con las fibras de carbono, puesto que la compatibilidad entre las fibras 
de carbono y las resinas de poliéster es muy baja y la calidad del material 
26 
 
compuesto final es pobre, utilizando de forma inadecuada unas fibras de alto costo 
y excelentes propiedades mecánicas. Adicional al tipo de resina, los iniciadores o 
catalizadores que se utilizan con la matriz para que esta polimerice pueden hacer 
una importante diferencia en la facilidad de procesamiento y en caso de ser 
empleados de manera inadecuada pueden ocasionar una presencia exagerada de 
burbujas las cuales actuarán como concentradores de esfuerzos, fracturas en la 
matriz o un tiempo de trabajo demasiado corto para saturar el material con la fase 
de refuerzo o por el contrario que los catalizadores sean tan escasos en la matriz 
que esta no polimerice adecuadamente.   
 
La velocidad con la que se polimeriza la matriz, puede ocasionar de igual forma 
una delicada variación en el comportamiento mecánico de la misma, afectando de 
esta forma las propiedades del material compuesto final.  Vale la pena aclarar, que 
la cantidad adecuada de catalizadores, variará en función de la temperatura y la 
humedad presente en el ambiente al momento de fabricar el material debido a que 
otro de los métodos para lograr polimerizar las resinas de poliéster es mediante la 
aplicación de temperatura.   
 
Para este estudio, se ha seleccionado como matriz una resina ortoftálica de 
poliéster insaturado de referencia 805 suministrada por Andercol, a la cual se le ha 
agregado un 20% de estireno. Se ha seleccionado una resina de aplicación 
general y se ha utilizado para todos los estudios mecánicos sin cambio alguno. La 
razón principal para esto, es que se desea estudiar el impacto de los tratamientos 
efectuados a las fibras y cómo éstas pueden mejorar su resistencia mecánica ante 
la misma matriz. La resina, ha sido catalizada utilizando octoato de cobalto y metil 
etil cetona peróxido al 0,5 % y 2% P/P respectivamente, obteniendo un tiempo de 
trabajo aproximado de ocho minutos a una temperatura ambiente de 25°C y una 
humedad relativa del 50%. 
27 
 
4.1.3 Agentes compatibilizantes. Industrialmente se utilizan con frecuencia 
agentes compatibilizantes o de acoplamiento que permiten mejorar las 
condiciones de sinergia entre las fibras y la matriz.  Este tipo de agentes, son 
altamente reactivos y funcionan como un puente que se fija con facilidad a los dos 
componentes y de esta forma logra un mayor comportamiento mecánico del 
material final.  En esta investigación, ha sido objeto de estudio un aminosilano.  La 
razón principal de su selección radica en que éste es el silano de más alta 
reactividad y es el de mayor uso comercial.  Por lo general, las fibras de vidrio, son 
tratadas con estos agentes de acoplamiento [5]  con el fin de mejorar su sinergia 
con las resinas,  sin el uso de silanos,  las fibras de vidrio se desprenderían de la 
matriz y tendrían una resistencia mecánica inferior.  Los silanos, son agentes 
considerablemente costosos y su precio está por lo general en 20 USD/kg, por lo 
que un uso exagerado de esta sustancia puede incrementar considerablemente el 
costo de las fibras tratadas con este compatibilizante.  Se ha empleado el silano 
Z6020 (aminosilano) de Dow Corning suministrado por Merquiand. 
 
 
4.2 TRATAMIENTOS REALIZADOS A LAS FIBRAS 
 
4.2.1 Tratamiento alcalino. Las fibras vegetales tienen dentro de su estructura 
componentes que son ricos en agua (lignina y hemicelulosa) y que por tanto 
generan dificultades para lograr que el material compuesto, al ser reforzado con 
este tipo de fibras tenga unas prestaciones mecánicas adecuadas. La razón 
principal para que la resistencia mecánica disminuya es que el agua es uno de los 
inhibidores naturales de la polimerización en las resinas de poliéster insaturado, 
por lo tanto  la presencia de estos componentes es poco deseable dentro de la 
estructura de las fibras. Adicionalmente, estos compuestos poco deseables 
agregan una importante fracción de peso a las fibras, que por lo general es del 
orden del 10%, peso que se puede ver reflejado en el compuesto y que no agrega 
ningún valor al material. Otra de las razones por las que eliminar estos 
28 
 
componentes es deseable radica en que para algunos tipos de fibras, éstas se 
dividen en pequeños filamentos, incrementando el área y  mejorando la posible 
humectación con la matriz.   
 
 
El tratamiento que se ha estudiado para eliminar estos componentes, 
específicamente la lignina y la hemicelulosa es la mercerización y consiste en 
tratar las fibras en una solución de Hidróxido de sodio (NaOH),  también conocido 
como soda caústica.  Este tratamiento alcalino se realizó inicialmente a diferentes 
concentraciones de NaOH, se estudiaron soluciones al 2%, 5% y 8% P/V.  Sin 
embargo, al evaluar las fibras tratadas en soluciones al 5% y 8% se evidenció una 
disminución de las propiedades mecánicas razón por la cual para el tratamiento de 
las fibras se empleó la solución de 2% P/V NaOH, las fibras estuvieron 
sumergidas en la solución durante aproximadamente cuatro horas.   
 
Posteriormente a esto, se realizaron lavados con soluciones al 50% V/V en ácido 
acético y luego en agua destilada.  Finalmente, las fibras fueron secadas en un 
horno a 30°C durante ocho horas para eliminar el contenido de agua.  Al momento 
de realizar el proceso de mercerización, es posible apreciar un cambio en el color 
de la solución, este cambio, se hace más evidente en las fibras de coco, donde la 
solución toma un color rojo (Ver Figura 2). Sin embargo, el cambio en la coloración 
final de las fibras es mínima, aunque es posible apreciar que las fibras se ponen 
ligeramente más pálidas como se aprecia en la Figura  3.   
 
29 
 
 
 
Figura 2.  Fibras de coco durante la mercerización.  
 
Fuente:  El autor 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.  Fibras de coco después de ser mercerizadas.  
Fuente:  El Autor 
30 
 
La realización de este proceso, permite disminuir la densidad de las fibras gracias 
a la eliminación de los compuestos antes mencionados. De igual forma, lograr 
eliminar la lignina y la hemicelulosa, tal como se había mencionado anteriormente, 
ayuda a mejorar la compatibilidad de las fibras con la resina de poliéster, 
obteniendo compuestos de mejores prestaciones mecánicas. 
 
4.2.2 Tratamientos con agentes compatibilizantes. Como se había explicado 
anteriormente, las fibras de vidrio comerciales generalmente tienen un tratamiento 
superficial que se realiza a partir de silanos. Con el ánimo de tener las fibras 
naturales en iguales condiciones e incrementar su impregnación a la fibra, se 
estudiaron agentes compatibilizantes con las fibras vegetales de fique y coco. 
 
4.2.2.1 Tratamiento con silanos disueltos en agua. Inicialmente se estudió la 
posibilidad de disolver el amino silano en agua destilada.  Este proceso se llevó a 
cabo para estudiar el impacto de agregar agua a la estructura de la pieza 
acompañada de silano pues esto puede resultar benéfico puesto que hace posible 
disminuir considerablemente los costos del tratamiento.  
 
4.2.2.2 Tratamiento con silano disueltos en etanol. El tratamiento efectuado 
con silano, fue también realizado disolviendo el silano en etanol, y se utilizaron dos 
concentraciones diferentes. En primera instancia se empleó una solución en etanol 
con 0,5% P/V de silano y posteriormente se empleó una solución con 2% P/V de 
silano. El principal objetivo de incrementar la cantidad de silano en el tratamiento 
es estudiar su impacto en el material compuesto final.  Inicialmente, se puede 
pensar que a mayor uso de silano, la resistencia mecánica se puede incrementar. 
Sin embargo, se esperaría que existiera una concentración óptima a partir de la 
cual se establezca la mayor compatibilización por parte del silano, esto se 
pensaría teniendo en cuenta el alto costo del material.  Para el tratamiento de las 
fibras se preparó una solución con etanol al 0,5% P/V de silano, se dejaron las 
31 
 
fibras en la solución durante 15 minutos con agitación continua.  Posteriormente, 
las fibras fueron secadas en un horno durante 20 minutos a una temperatura de 
120°C. 
 
4.2.2.3Tratamiento con silanos utilizados directamente sobre la  resina de 
poliéster.  Los silanos fueron empleados sobre la resina de poliéster directamente 
con el fin de evaluar si el comportamiento mecánico del compuesto mejora con 
respecto al comportamiento obtenido cuando los silanos se le aplicaron a las 
fibras.  Al momento de agregar el silano a la resina, se obtuvo una reacción poco 
deseable pues la temperatura de la resina se incrementó considerablemente 
dejándola cerca de la temperatura de gel, lo cual redujo considerablemente el 
tiempo de trabajo al catalizar en la misma proporción la resina.  La resina cambió 
de color inmediatamente estuvo en presencia del silano, tornándose oscura e 
intensificando el color morado propio del octoato de cobalto. 
 
4.3  PROCESOS DE FABRICACIÓN  
 
4.3.1 proceso de fabricación sin matriz por Hand Lay Up. Se fabricaron por el 
método de laminado manual o Hand Lay Up rectángulos de 15x20 cm, utilizando 
todas las fibras naturales y la de vidrio. El espesor de los laminados fue variable 
según la humectación de las fibras, finalmente, todos los laminados fueron pulidos 
para reducir su espesor hasta 4mm aproximadamente. Los rectángulos 
elaborados con las fibras, fueron posteriormente cortados obteniendo probetas de 
12x3 cm .   
 
Los materiales resultantes reforzados con fibras naturales han sido saturados 
entre un 3 y un 5% de fibra en el peso total del compuesto.  Este porcentaje de 
saturación ha sido el máximo posible empleando la técnica del laminado manual, 
adicionalmente, el volumen de fibras es muy superior si es comparado con el 
32 
 
volumen de las fibras de vidrio, la razón principal de esta diferencia radica en la 
menor densidad de las fibras. El material reforzado con fibras de vidrio ha sido 
saturado en un 30% de fibras en el peso total del compuesto.  
 
Al evaluar cualitativamente la fabricación de los compuestos empleando fibras 
vegetales se aprecia una alta dificultad para lograr que las fibras se humecten con 
la resina de poliéster, la principal evidencia de ello, es que la resina se ha 
escurrido toda hasta la base de la placa de fabricación dejando totalmente 
despoblada la capa superior del material, problema que se hizo más visible al 
utilizar las fibras de coco y las fibras de bagazo de caña tal como se aprecia en las 
Figuras 4 y 5 respectivamente.  En cuanto a las fibras de fique (Figura 6), la 
humectación fue mucho más sencilla y se presentó una sensible mejora al trabajar 
con las fibras tratadas con NaOH, la cual también se presentó para las fibras de 
coco, aunque no tanto así para las fibras de bagazo de caña.  
 
Al retirar los materiales de la placa de fabricación, se ha logrado apreciar una 
importante diferencia en los compuestos reforzados con bagazo de caña. En 
términos generales, los dos materiales que fueron reforzados con el bagazo, 
presentaron una matriz tactosa o pegajosa y poco rígida, lo cual puede ser un 
indicio de una pobre polimerización de la resina.   
 
En vista de que todos los materiales fueron fabricados el mismo día, a la misma 
hora y con la misma preparación de la resina, es posible concluir que la presencia 
de fibras de bagazo de caña ha afectado la reacción de la resina lo cual es posible 
apreciar al tacto y en el color final del material que es de aspecto verde. 
33 
 
 
 
Figura 4.  Compuesto reforzado con coco elaborado sin asistencia de moldes 
Fuente:  El autor. 
 
 
 
Figura 5.  Compuesto reforzado con bagazo de caña sin asistencia de moldes 
Fuente:  El autor 
 
34 
 
 
 
Figura 6.  Compuesto reforzado con fibras de fique  sin asistencia de moldes 
Fuente:  El autor. 
 
4.3.2 Proceso de fabricación del material compuesto con molde. Con el fin de 
lograr una mayor saturación en el compuesto y una mejor humectación de las 
fibras se ha cambiado el método de fabricación, lo cual permite de igual forma 
analizar diferentes metodologías para la elaboración del material, elemento que 
puede ser muy útil para la fabricación de productos en serie. Se ha decidido en 
segunda instancia, realizar los compuestos empleando una matriz que ayude a 
centrar las fibras en una cavidad y en ese orden de ideas a lograr una mayor 
saturación del compuesto.  Se han elaborado probetas de materiales compuestos 
utilizando un molde cuyas dimensiones se pueden observar en la Figura 7.  Para 
estas probetas se utilizaron fibras con y sin tratamiento alcalino y también fueron 
elaboradas probetas con fibras compatibilizadas con silano.  Las probetas han 
sido saturadas con un 5% de fibras en el peso total del compuesto. 
 
35 
 
De igual forma se han elaborado muestras de la matriz para compararlas con el 
material compuesto reforzado con fibras de origen vegetal, en esta etapa, no se 
han elaborado probetas con las fibras sintéticas, pues bien el objetivo es comparar 
las fibras naturales entre sí, con el fin de determinar si los tratamientos ofrecen 
mejores prestaciones al material compuesto.   
 
 
 
Figura 7.  Dimensiones en mm de las probetas elaboradas con molde  
Fuente:  El autor 
 
La evaluación cualitativa realizada a este proceso permite evidenciar que hay una 
mayor facilidad para fabricar el material a partir de la cavidad; sin embargo, las 
fibras de coco, sobre todo, tienden a separarse de la matriz haciendo compleja la 
saturación final del compuesto. Las fibras de fique han sido fáciles de trabajar y se 
ha logrado saturar el compuesto sin mayores dificultades, aunque también se 
36 
 
puede observar que las fibras no se mantienen por completo en la cavidad del 
molde aunque su comportamiento es mejor que el de las fibras de coco (Figura 8). 
 
 
 
Figura 8.  Fabricación de probetas con molde. 
Fuente: El autor 
 
4.3.3 Proceso fabricación del material compuesto asistido con vacío. Una 
tercera metodología de producción fue puesta en práctica para elaborar el material 
compuesto. Inicialmente, se había realizado un material compuesto por Hand Lay 
Up con fibras de coco, el cual había sido muy difícil de saturar y la dificultad de 
procesamiento fue muy alta debido en gran parte a la poca densidad de las fibras, 
lo cual las hace ocupar un alto volumen y que dificulta en igual medida su 
manipulación.  Con el fin de disminuir estas dificultades y lograr saturar el material 
de una forma más eficiente y que pueda ser fácilmente replicado en procesos 
industriales sin que esto implique un mayor sobrecosto, se ha realizado un 
laminado manual asistido por vacío. 
37 
 
El proceso consiste en realizar una laminación manual, a la cual se le ha colocado 
un marco de cinta doble faz y se ha cubierto con un plástico resistente al estireno.  
Al plástico, se le ha adaptado un eyector de vacío con el fin de retirar el aire de la 
zona en la que se está fabricando el material y adicionalmente cumple la función 
de aplastar las fibras una vez que el aire se retira de la cavidad (Ver Figura 9).   
 
Este proceso, debe controlarse y la cantidad de vacio aplicada a la pieza no debe 
ser muy alta, puesto que si se retira con mucha presión el aire, el estireno, al ser 
altamente volátil y ser uno de los componentes principales de la resina, 
abandonará la cavidad.  El principal problema de que el estireno sea apartado de 
la resina, radica en que éste es de vital importancia para que el proceso de 
polimerización se lleve a cabo de una forma satisfactoria, razón por la cual el 
proceso debe ser controlado y utilizarse sólo mientras se perciba aire en la 
cavidad. 
 
 
 
 
Figura 9.  Uso de sistema de vacio para fabricación del material 
Fuente:  El autor 
38 
 
Al evaluar cualitativamente el resultado del ensayo se ha podido determinar que el 
uso de un sistema de vacío que asista al laminado manual puede ser ampliamente 
deseable en la fabricación de materiales compuestos reforzados con fibras 
vegetales.  El material resultante ha sido posible saturarlo en un 10%, mostrando 
una mejor apariencia y una mejor distribución de la resina en las fibras (Ver Figura 
10); sin embargo, las fibras de la capa superior aún se observan poco 
impregnadas por la resina, elemento que puede ser mejorado incrementando el 
tiempo de trabajo. Las presiones negativas para este ensayo han sido bajas, 
desafortunadamente no ha sido posible determinarlas debido a la resolución del 
equipo para medir vacío adquirido. 
 
 
 
 
Figura 10.  Capa superior del compuesto fabricado con asistencia de vacío   
Fuente:  El Autor. 
39 
 
4.3.4 Proceso de fabricación de material compuesto por una fibra para 
ensayos de desprendimiento. Para realizar los ensayos de desprendimiento,  se 
sumerge una sola fibra en la matriz de poliéster o en su momento, en la matriz que 
se esté empleando para fabricar el material. Para lograr que la fibra, se integre con 
la matriz, se utiliza un montaje especial, en el cual se posicionan una serie de 
cilindros en los cuales se coloca la resina líquida con el acelerador y el catalizador 
ya incorporados y posteriormente, con la ayuda de unos elementos para guiar la 
fibra, ésta se baja hasta quedar inmersa en los cilindros tal como se aprecia en la 
Figura 11. Una vez que la resina se gelifica y se cura, se obtiene un cilindro sólido, 
con una sola fibra en el centro inmersa una longitud determinada según el ensayo. 
El montaje realizado para la elaboración de los ensayos de desprendimiento es 
igual al empleado por Paniagua y otros [8] para evaluar la adhesión entre las fibras 
de Queratina con el Poliester insaturado. 
 
 
 
 
Figura  11.  Montaje para fabricar probetas de desprendimiento. 
Fuente:  El autor 
 
40 
 
 
5. CARACTERIZACION MACROESTRUCTURAL 
 
 
5.1  CARACTERIZACIÓN DE FIBRAS 
 
Para el estudio de las fibras se sigue el procedimiento descrito en la norma ASTM 
C1557-03 [9], la cual define el método con el cual pueden ser caracterizadas 
mecánicamente las fibras, realizando ensayos a tensión. 
 
 
Se seleccionaron aleatoriamente diez especímenes de cada uno de los tipos de 
muestra que se desean estudiar, entre los que se han incluído fibras de coco, 
fique, bagazo de caña, con y sin tratamiento alcalino, y fibras de vidrio para tener 
un patrón de comparación.  Se han montado en las pestañas (Ver Figura  12) seis 
de cada uno de los tipos de fibra, seleccionando aquellas que presentaban una 
mayor regularidad y que no mostraban daños aparentes.  Las fibras fueron todas 
medidas al menos en tres puntos con un tornillo micrómetro, con una resolución 
de 0.01mm resultado adecuado para medir prácticamente todos los especímenes, 
excepto los filamentos de fibras de vidrio, razón por la cual, se ha decidido 
estudiar un corte de la fibra, el cual está compuesto por muchos filamentos.   
 
El ensayo se realizó a temperatura controlada de 25°C y una humedad relativa del 
50%.  La velocidad de deformación fue fijada a 5mm/min, se aplicó un torque de 
20N/m en las mordazas y se utilizó una distancia inicial para el ensayo de 5 cm. 
 
41 
 
 
 
Figura 12.  Montaje de las fibras en la máquina a tensión 
Fuente:  El autor 
 
5.2  CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES COMPUESTOS 
 
Los materiales realizados mediante Hand Lay Up y con molde fueron ensayos en 
una máquina universal de ensayos a una temperatura controlada de 25°C  y con 
un 50% de humedad, la velocidad de avance de la cruceta se fijó en todos los 
casos a una velocidad de 5mm/min.  Las probetas elaboradas por Hand Lay Up se 
ensayaron con una distancia inicial de 80 mm, mientras que las fabricadas con 
molde se realizaron utilizando una longitud inicial de 100mm. Para todos los 
casos, se realizó un proceso de pulido a la cara de la pieza que no estaba 
moldeada, esto con el fin de eliminar posibles elementos que ayudaran a 
concentrar esfuerzos.   
 
42 
 
5.3  ENSAYOS DE DESPRENDIMIENTO 
 
Uno de los factores que debe estudiarse al momento de fabricar materiales 
compuestos, es la sinergia que existe entre la matriz y la fibra.  Este tipo de 
ensayos, se utilizan para conocer el comportamiento de una sola fibra cuando ésta 
se encuentra en la matriz y suelen arrojar dos tipos distintos de falla.  La primera 
de las fallas y que es la más deseada, es que la fibra se rompa.  El otro posible 
caso de falla, es que la fibra se desprenda de la matriz, dejando hueco el espacio 
que ocupaba.  Para ambos casos, la forma usual para calcular la calidad de 
adhesión entre la matriz y la fibra, expuesta por Zhandarov [10], es calcular la 
resistencia cortante de la interface empleando la ecuación 1. 
    
𝜏 =
𝐹𝑚𝑎𝑥
𝜋𝑑𝐿
 
 
Donde: 
 
𝜏 Es el esfuerzo cortante 
𝐹𝑚𝑎𝑥 Es la fuerza máxima aplicada a la fibra 
𝑑  Es el diámetro de la fibra 
𝐿   Es la longitud inmersa en la matriz 
 
El ensayo, fue llevado a cabo a una temperatura controlada de 25ºC con una 
humedad relativa del 50%.  La distancia inicial del ensayo fue de 25 mm, se aplicó 
una velocidad de deformación de 5mm/min y un torque de 8 N/m en las mordazas 
para sostener las fibras. 
  
(1) 
43 
 
 
6. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 
 
6.1  ESTUDIO EN FIBRAS VEGETALES 
 
Una evaluación cualitativa de los especímenes refleja que las fibras de origen 
vegetal tienen una alta irregularidad en su estructura, principalmente las fibras de 
bagazo de caña y coco, siendo las últimas de un diámetro considerablemente 
mayor (Ver Tabla 1). Las fibras de bagazo de caña, tienen una forma que se 
acerca más a un rectángulo que a una circunferencia, complicando su posible 
medida con medios mecánicos comunes.  Las fibras de fique y coco, tienen una 
apariencia flexible, su manipulación es sencilla y no se fracturan con facilidad.  Las 
fibras de bagazo de caña son bastante frágiles, se rompen con facilidad ante 
esfuerzos de cortante y son rígidas, lo cual dificulta su manipulación, la longitud de 
las fibras es menor que las de los otros especímenes, lo cual hace más complejo 
su montaje para el ensayo mecánico;  además, estas fibras presentan residuos 
adheridos que son los conductos en donde se almacena la sacarosa, generando 
que sean las fibras de estructura menos homogénea. 
 
Tabla 1.  Medidas de los diámetros de las fibras 
 CAÑA 
NT* 
CAÑA  
T** 
COCO 
NT* 
COCO  
T** 
FIQUE 
NT* 
FIQUE 
T** 
VIDRIO 
DIÁMETRO mm 0.22 0.2375 0.13575 0.12825 0.41375 0.25825 0.041 
DESVIACIÓN ±0.058 ±0.052 ±0.032 ±0.025 ±0.111 ±0.060 ±0.003 
DENSIDAD g/cm^3 1.201 1.08 1.15 0.975 1.45 1.29 2.6 
 
* NT :  NO TRATADA      **T :  TRATADA         
Fuente:  El autor 
44 
 
La caracterización de fibras ha permitido determinar diferencias importantes entre 
todas, de forma que establecen unas buenas relaciones al momento de realizar 
comparaciones. En las Figuras 13 y 15, se puede apreciar que el módulo de 
elasticidad  y la deformación máxima de las fibras vegetales disminuyó para todos 
los casos al realizar el tratamiento alcalino, las fibras de caña, fique y coco 
presentaron reducciones del 45, 13 y 6% en su módulo de elasticidad 
respectivamente y 25, 33 y 4% en su deformación máxima respectivamente.  
 
 
 
Figura  13. Módulos de elasticidad de las fibras vegetales.  
 
Fuente:  El autor 
 
 
Como se observa en la Figura  13, el módulo de elasticidad de las fibras vegetales 
se encuentra entre los 2300 y los 19200 MPa, que comparados con las fibras de 
vidrio, estos módulos son unas 36 veces inferiores, pues el módulo encontrado es 
de 696730 MPa. (Ver Figura 14),  El comportamiento esfuerzo-deformación de las 
fibras se puede apreciar en la Figura 17, en donde las fibras naturales tienen 
módulos de elasticidad bajos y características bastante diferentes; las fibras de 
45 
 
coco presentan mayores deformaciones, las fibras de bagazo de caña tienen el 
módulo más alto de las tres, pero tienen un comportamiento frágil y las fibras de 
fique se ubican al centro de éstas.  Al  revisar el módulo específico es posible 
observar que las fibras naturales se benefician de su baja densidad y en mayor 
proporción las de coco (Ver Tabla 1),  mientras que las fibras de vidrio se ven 
afectadas por la misma (Ver Figura 16); sin embargo la diferencia entre los 
módulos de las fibras sigue siendo sensible.   
 
 
 
Figura 14. Módulo de la fibra de vidrio, en comparación a las fibras vegetales 
 
Fuente:  El autor  
46 
 
 
 
Figura 15. Alargamiento o deformación  máximo de las fibras.  
Fuente:  El autor 
 
Figura 16.  Módulo específico de fibras  
 
Fuente:  El autor 
 
0
50000
100000
150000
200000
250000
300000
Caña no 
tratada
Caña 
tratada
Coco no 
tratado
Coco 
tratado
Fique no 
tratado
Fique 
tratado
Fibra de 
vidrio
Módulo especifico E/ρ
Espécimen
MPa/(g/cm^3) 
47 
 
 
Figura 17.  Esfuerzo vs. Deformación unitaria de las fibras. 
Fuente:  El Autor 
 
 
6.2  ESTUDIO EN MATERIALES COMPUESTOS 
 
Al momento de elaborar los compuestos, se ha logrado percibir la amplia dificultad 
para saturar principalmente los de coco y bagazo de caña con la resina.  Las fibras 
de fique han tenido un mejor comportamiento;  sin embargo, la resina se derrama 
y escurre sobre la superficie de trabajo y no moja las fibras como se desea. Las 
fibras de vidrio presentan una excelente humectación con la resina de poliéster, 
con lo cual se mejoran las condiciones de trabajo y se disminuyen los desperdicios 
de resina. En general, las fibras tratadas con NaOH han presentado una mejor 
 
48 
 
humectación que aquellas que no han sido tratadas, con excepción de las fibras 
de caña que no presentan una mejora evidente.  
 
En la Figura 18, se presenta el comportamiento mecánico de los materiales 
compuestos, como puede observarse el mejor desempeño lo logra el material 
reforzado con fibra de vidrio y el peor desempeño lo tiene el material reforzado con 
fibras de bagazo de caña.  En la Figura 19 se presenta que las fibras de coco 
presentan la mayor deformación de las fibras naturales.  El compuesto elaborado 
con fibras de coco tratadas, presentó un módulo de elasticidad inferior en un 17%, 
mientras que el material elaborado con fibras de fique tratadas mejoró en un 13%.   
 
 
 
 
 
 
Figura 18. Módulo de elasticidad de los compuestos ensayados a tensión 
 
Fuente:  El autor 
 
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Modulo de elasticidad (MPa)
Modulo de elasticidad 
(MPa)
49 
 
 
 
Figura 19.  Alargamiento de los compuestos en el ensayo a tensión 
 
Fuente.  El autor 
 
Es posible apreciar también, que el módulo de elasticidad resultante de ambas 
fibras es inferior a 1500MPa, siendo este módulo la mitad del módulo de 
elasticidad del compuesto elaborado con fibras de vidrio.  En la Figura 20, se 
observa cómo las fibras sintéticas soportan casi cuatro veces más carga.  Las 
fibras de coco tratado soportan tres veces más la carga que el compuesto 
elaborado con fibras no tratadas.  De igual forma, el compuesto elaborado con 
fibras de fique tratadas soportó un 23% más de carga que la fibra no tratada, y en 
el mismo sentido, el compuesto elaborado con bagazo de caña tratada mejoró en 
un 41%.   
 
 
 
 
0 2 4 6 8
Caña no tratada
Caña tratada
Coco no tratado
Coco tratado
Fique no tratado
Fique tratado
Fibra de vidrio
Alargamiento (mm)
Alargamiento (mm)
50 
 
 
 
Figura 20.  Carga de máximo o esfuerzo máximo soportado por el compuesto 
 
Fuente: El autor 
 
Una vez encontrados estos resultados, se repitieron los ensayos a tensión 
utilizando el molde para fabricar el compuesto con un mayor porcentaje de fibra en 
el compuesto.  Para esta comparación se estudiaron las fibras de fique y de coco, 
descartando las fibras de bagazo de caña debido a su alta dificultad de 
procesamiento y bajo comportamiento mecánico. Al revisar el módulo de 
elasticidad de los compuestos saturados al 5% se puede apreciar una mejora 
sensible del 43.54%  y 40.40%  utilizando fibras de coco y fique respectivamente, 
tal como se aprecia en la Figura 21. 
 
Posterior a estos ensayos, se decidió evaluar el compuesto reforzado con las 
fibras de fique y de coco, empleando el agente de acoplamiento. Al estudiar a 
tensión las probetas elaboradas con las fibras tratadas con silanos fue posible 
determinar que los compatibilizantes mejoraron las prestaciones mecánicas del 
compuesto a medida que se incorporan en mayor cantidad a las fibras; sin 
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
Carga máxima (N)
Carga máxima (N)
51 
 
embargo, el comportamiento de los compuestos elaborados con compatibilizantes 
no superó el comportamiento del compuesto elaborado con las fibras tratadas en 
NAOH sin silano (Ver Figura 21). Los materiales en los cuales se incorporaron 
fibras tratadas con silano disuelto en agua, presentaron una dramática disminución 
en su resistencia mecánica  con un comportamiento inferior en 50.79% para el 
caso del coco y de 32.91% para el caso del fique al compararlos con los 
compuestos reforzados con las fibras mercerizadas. Esta disminución en las 
propiedades mecánicas, se debe en principio a la incorporación de agua en el 
compuesto lo cual es problemático para la polimerización de la resina como se 
había explicado en un principio. Para los demás casos en los que el silano fue 
disuelto en etanol, es posible que esta disminución en las prestaciones del 
material tenga su fundamento en la oxidación que ha presentado la resina al estar 
en contacto con las fibras silanizadas (Ver Figura 21), reduciendo su capacidad de 
transmitir la energía a la fase de refuerzo, lo cual en el peor de los casos implicó 
una disminución de la resistencia del compuesto en un 23.65% para el caso del 
coco con 2% de silanos.   
 
En términos generales, se pudo observar que el material compuesto reforzado con 
fibras de coco mercerizadas, presentó el mejor de los comportamientos mecánicos 
obteniendo un mejor desempeño que el compuesto elaborado con fibras de fique 
mercerizadas en un 3%, cuando ambos fueron evaluados con un 5% de 
saturación en el compuesto.  En esta etapa del estudio, también fueron evaluadas 
a tensión probetas fabricadas a partir de la matriz con el fin de realizar 
comparaciones con los materiales reforzados con fibras vegetales encontrando 
que para todos los materiales reforzados al 5%, haciendo excepción en aquellos 
donde el silano se trató en agua, el comportamiento mecánico fue superior en un 
34.74%  y un 32.79% para el refuerzo de coco y fique respectivamente (Ver Figura 
21). 
52 
 
 
 
Figura 21.  Módulo de elasticidad en MPa, para materiales compuestos y poliéster 
 
Fuente:  El autor 
 
 
 
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Módulo de 
elasticidad 
(Mpa) (5%)
Módulo de 
elasticidad 
(Mpa) (3%)
comparativos
53 
 
6.3  ESTUDIO DE ADHESIÓN CON LA MATRIZ 
 
Luego de determinar que el compuesto con mejores prestaciones mecánicas es el 
reforzado con coco, se procedió a estudiar la adhesión entre la matriz y la fibra 
con los ensayos de desprendimiento o pull out.  Empleando la Ecuación 1, (Ver 
sección 5.3) se calcularon los esfuerzos cortantes que se presentan en la Tabla 2 
obteniendo como resultado que el esfuerzo cortante que se produce en las fibras 
de vidrio es superior al que se produce en las fibras de coco en un 79.26%.  Sin 
embargo, para la longitud estudiada, ambos tipos de fibras  se fracturaron en vez 
de desprenderse de la matriz.   
 
 
Tabla 2.  Resultados de ensayos de pull out 
 
Especímenes Diámetro (mm) Longitud (mm) Esfuerzo 
cortante (𝝉) 
(MPa) 
Coco 0.306±0.068 4.925±0.176 1.067±0.121 
Vidrio 0.168±0.033 3.5±2.192 5.151±0.166 
 
Fuente: El autor 
 
Con el ánimo de estudiar más de cerca el comportamiento de la interface entre la 
fibra y la matriz, las probetas ensayas de los moldes, fueron llevadas a un 
microscopio electrónico de barrido (SEM).  En la Figura 22, se puede observar la 
pobre adherencia entre las dos fases, cuando las fibras no presentan ningún 
tratamiento superficial, en la Figura 23 es posible observar que existe 
desprendimiento por parte de las fibras aún después de su tratamiento alcalino, 
sin embargo algunas de ellas se han fracturado al mismo nivel de la matriz.  Es 
importante observar que la dirección de las fibras es perpendicular al corte de la 
probeta, que comparado con la  Figura 24, se aprecia una orientación diferente al 
sentido de aplicación de la carga, lo cual demuestra que la orientación de las 
54 
 
fibras es de vital importancia para lograr que el compuesto tenga una resistencia 
mayor.  La Figura 25, presenta el corte de una fibra luego del ensayo a tensión y 
es apreciable que se ha quedado en la matriz, alcanzando su ruptura antes que 
desprenderse, evidenciando una mayor sinergia, y un logro en la compatibilidad 
entre la resina y la fibra.   
 
     
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 22.  Superficie del compuesto de fibras de coco no tratadas  
 
 
Fuente:  El autor 
 
 
 
Figura 23. Superficie del compuesto de fibras de coco mercerizadas 
Fuente: El autor 
55 
 
 
 
Figura  24. Compuesto de fibras de coco tratado con silanos en etanol al 2% 
 
Fuente:  El autor 
 
 
 
Figura 25.  Fibras de coco con tratamiento alcalino 
Fuente:  El autor 
 
 
 
56 
 
 
7. MODELO DE COSTOS PARA LAS FIBRAS DE COCO TRATADAS 
 
Una de las principales razones por las cuales sería interesante entrar a trabajar 
fibras vegetales en materiales compuestos de matriz polimérica, pasa por la 
necesidad de reducir los costos de producción del producto final.  Como se había 
expresado anteriormente, existen algunas piezas, cuya vida útil en el mercado es 
relativamente baja como por ejemplo un maniquí, el cual se puede desechar o 
cambiar después de 3 o 4 años de uso, en comparación con una pieza de un 
vehículo, la cual está sometida a condiciones mucho más difíciles, y que por lo 
general pueden tener una vida útil de 15 años o más.  En caso de que un producto 
demuestre tener unas condiciones de uso adecuadas para ser fabricado con 
materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras de coco, la 
variable precio puede jugar un papel importante en la decisión del fabricante.  A 
continuación, se expone una aproximación al posible precio de la fibra de coco, 
teniendo en cuenta los procesos necesarios para mejorar la sinergia con la matriz. 
 
 
Tabla 3.  Tabla de productos necesarios para aproximar el modelo de costos 
Producto Precio (COP) Cantidad por 
producto 
Unidad 
Fibra de vidrio molida 6479 1 Kg 
Fibra de coco separada 1250 1 Kg 
 
 
Proceso  de 
mercerización 
Agua 
destilada 
 
10350 3.8 Lt 
Ácido 
acético 
14330 1.8 Lt 
NaOH 2760 500 g 
 
Fuente: El autor 
57 
 
Como puede apreciarse en la Tabla 3, la diferencia en costo  entre la fibra de coco 
separada de la concha puesta en la ciudad es bastante alta con respecto al de la 
fibra de vidrio; sin embargo, esta fibra tiene la lignina y la hemicelulosa en su 
estructura, razón por la cual no goza de una buena compatibilidad con la resina de 
poliéster. 
 
Para tratar un Kg de fibra de coco en condiciones ideales de procesamiento y 
haciendo uso de sistemas de mezclado especiales, es posible considerar que se 
requieren durante el proceso de mercerización aproximadamente 500 ml de agua 
destilada y 10 gramos de NaOH, adicionalmente, son necesarios para el lavado 
posterior 250ml de agua destilada acompañados de 250ml de ácido acético.  
Teniendo en cuenta estas cantidades requeridas, los costos por Kg de coco 
mercerizado se aprecian en la Tabla 4. 
 
Tabla 4.  Costos por cantidad requerida 
 
Elemento Cantidad necesaria Costo de la cantidad 
necesaria (COP) 
Agua destilada 750 ml 2042.76 
Ácido acético 250 ml 1990.27 
NaOH 10 g 55.2 
Sub Total 1 4088.23 
Costo por Kg de fibra de coco 1250 
Sub Total 2 por Kg de fibra de coco tratada húmeda 5338.23 
Costo de secado por Kg 400 
Total por Kg de fibra de coco tratada y seca 5738.23 
 
Fuente:  El autor 
58 
 
Como puede apreciarse en la Tabla 4, el tratamiento químico representa el 
69.42% del costo final de un kilogramo de coco tratado lo cual es bastante 
significativo.   
 
Al comparar el precio resultante de un Kg de fibra de coco con un Kg de fibra de 
vidrio molida, se puede observar una diferencia del 11.43% siendo más económico 
el Kg de la fibra de coco. Sin embargo es importante resaltar que la gran diferencia 
entre un Kg de fibra coco con respecto a uno de fibra de vidrio radica 
principalmente en su volumen; por lo tanto, si se  revisa el precio por volumen, 
teniendo en cuenta que la densidad de la fibra de vidrio es de 2.6 g/cm^3 y la 
densidad final de las fibras de coco es de aproximadamente 0.975g/cm^3, se 
obtiene  que un kg de fibra de vidrio tiene un volumen de 384 cm^3, mientras que 
las fibras de coco tienen un volumen de 1025 cm^3,  lo cual es una relación de 
2.67 veces mas volumen con fibras de coco. Si  se lleva esta relación a los costos 
se obtiene: 
 
Costo por cm^3 de fibra de coco: 5.60COP (pesos colombianos) 
 
Costo por cm^3 de fibra de vidrio: 16.87COP 
 
Como se puede apreciar en los datos anteriores, la diferencia en precio 
considerando el volumen, tiene una variación del 66.8%, siendo 
considerablemente mas económica la fibra de coco.  De esta forma, se corrobora 
que trabajar con fibras de coco puede resultar mas económico que emplear las 
fibras de vidrio siempre que la aplicación así lo permita. 
  
59 
 
 
8. FABRICACIÓN DE UNA PIEZA UTILIZANDO COMO FASE DE REFUERZO 
LA FIBRA DE COCO MERCERIZADA 
 
Con el fin de estudiar la posibilidad de transferir los resultados obtenidos durante 
la investigación a un proceso industrial, se fabricó el alerón trasero de un Renault 
Twingo, logrando en éste identificar los principales problemas que pueden 
encontrarse al momento de fabricar una pieza comercial. 
 
El proceso inicia con la preparación del molde aplicando cera desmoldante y 
posteriormente una capa de gel coat que ayuda a preparar la superficie exterior 
para la pintura de la pieza como se aprecia en la figura 26 y 27. 
 
 
 
Figura 26.  Molde preparado con cinco capas de cera desmoldante 
Fuente:  El autor 
60 
 
 
 
Figura 27.  Aplicación de gel coat utilizando brocha 
 
Fuente:  El autor 
 
Luego de que el gel coat se seca en la pieza se puede comenzar a  aplicar la fibra 
de coco en la cavidad del molde.  Antes de comenzar a aplicar la fibra en la pieza 
definitiva, se realizaron ensayos cualitativos separando la fibra y distribuyéndola 
sobre el molde con el fin de evaluar cómo sería su asentamiento sobre la pieza.  
Tras revisar este elemento, se decidió que sería necesario  picar la fibra finamente 
con el fin de mejorar la distribución de la fibra sobre la pieza y ayudar así al 
proceso de impregnación. Esto es posible realizarlo pero es necesario tener en 
cuenta que la modificación en la longitud de las fibras puede afectar el 
comportamiento mecánico del compuesto y que no necesariamente corresponde 
al encontrado en los ensayo a tensión.  Una vez que la fibra fue picada, se aplicó 
sobre la cavidad una cantidad suficiente de resina para mojar toda la superficie y 
se comenzó a distribuir la fibra picada sobre la superficie de la cavidad tal como se 
aprecia en la Figura 28. 
61 
 
 
 
Figura 28.  Aplicación de la fibra sobre la cavidad 
 
Fuente: El autor 
 
Una vez que la fibra se ha aplicado adecuadamente sobre cada una de las 
superficies de la cavidad, éstas se cierran para lograr unir las dos piezas y se 
emplea resina para sellar la unión.  La pieza se deja curar durante un día completo 
conservando la cavidad cerrada con el fin de evitar que las contracciones de la 
resina afecten de manera significativa la geometría o dimensiones finales de la 
pieza. Posterior al día de curado, la pieza es desmoldada y se aprecian 
importantes excesos de resina en la unión de ambas piezas (Figura 29).  Éste 
exceso debe ser eliminado utilizando una pulidora. 
62 
 
 
 
Figura  29.  Pieza desmoldada con exceso de resina 
 
Fuente:  El autor 
 
Una vez que se retira el exceso, la pieza debe pulirse y en caso de tener algún 
imperfecto, como burbujas, es el momento adecuado para eliminarlas.  Una vez 
que la pieza se tiene completa, se procede a pintar y el producto está terminado. 
 
La apariencia final de la pieza es igual al de las piezas fabricadas con refuerzos en 
fibra de vidrio (Figura 30).  Al igual que durante la elaboración de las probetas por 
el método de laminado manual, la saturación del compuesto fue problemática, 
aunque picar la fibra fue una importante ayuda para lograr ubicar la fibra dentro de 
la cavidad del molde.  Para fabricar la pieza se utilizó la misma cantidad de resina 
que se emplea para una pieza estandarizada, razón por la cual esta pieza no 
representa sobrecostos con respecto a la pieza reforzada con fibras de vidrio.  El 
uso de vacío para fabricar la pieza podría beneficiar ampliamente la saturación del 
compuesto que para este ejercicio es de aproximadamente el 5%.    
  
63 
 
 
 
Figura  30.   Alerón terminado 
 
Fuente:  El autor  
64 
 
 
9. CONCLUSIONES 
 
Las fibras vegetales pueden ser utilizadas como fase de refuerzo en materiales 
compuestos de matriz polimérica en aplicaciones donde no se requieran altas 
prestaciones mecánicas,  (valores de módulo de elasticidad inferiores a 2.500 
MPa).   
 
Es posible utilizar agentes de compatibilidad tales como silanos para mejorar la 
sinergia entre la matriz y el refuerzo; sin embargo, los tratamientos de fibras con 
silanos disueltos en etanol han generado una reacción no deseada en la matriz 
que puede estar disminuyendo su capacidad de transmitir energía a la fase de 
refuerzo, afectando las propiedades mecánicas del compuesto en general.   
 
Las fibras tratadas con hidróxido de sodio presentaron un desempeño aceptable y 
mejoraron las propiedades mecánicas de la matriz al evaluarla sin refuerzo.  Este 
hallazgo, permite demostrar que las fibras vegetales sí están actuando como 
refuerzo dentro del material compuesto al comparar los módulos de elasticidad de 
las probetas ensayadas.   
 
Los compuestos resultantes al utilizar fibras de coco y fique tienen un alto valor 
estético y pueden ser empleados como materiales en productos de bajos 
requerimientos mecánicos y de necesidades estéticas especificas; no obstante, 
este valor estético se ha perdido cuando las fibras se tratan con silanos en etanol 
debido al oscurecimiento de la matriz.   
 
Los compuestos elaborados con fibras de bagazo de caña no presentaron un 
comportamiento mecánico bueno, en comparación con aquellos compuestos 
elaborados con las fibras de fique y coco. Adicionalmente, el bagazo de caña tiene 
65 
 
muchas aplicaciones industriales, lo cual disminuye su fácil consecución como 
residuo.   
 
Vale la pena realizar estudios con fibras de coco en matrices de comportamiento 
flexible dadas las condiciones de la fibra a tensión,  ya que la deformación que 
presentan puede ser una cualidad en compuestos que requieran de estas 
características.   
 
La saturación de los compuestos elaborados con las fibras vegetales fue bastante 
complejo, razón por la cual vale la pena realizar estudios incrementando el 
porcentaje de fibras en el material compuesto total.  Se hicieron esfuerzos por 
llevar la saturación a niveles entre el 10 y el 40%, sin embargo la baja densidad de 
las fibras sólo permitió llevar los compuestos hasta un 10% asistido por vacio.  La 
saturación de este tipo de compuestos no necesariamente debe compararse con 
los de fibras de vidrio en peso, pues bien la diferencia en el volumen es sensible y 
la saturación por medios manuales puede resultar muy compleja. 
 
El uso de sistemas de vacío para la elaboración de materiales compuestos puede 
ser una buena herramienta para lograr incrementar la saturación del material; es 
importante tener en cuenta que las altas presiones pueden extraer el estireno de la 
resina, disminuyendo su capacidad de polimerizar. 
 
El uso de fibras de coco como fase de refuerzo puede resultar ser una buena 
estrategia en costos gracias a la menor densidad de las fibras y la diferencia 
hallada en el costo en función del volumen. 
 
Las fibras de vidrio presentan una mayor adhesión a la matriz de poliéster; sin 
embargo, para los ensayos realizados de desprendimiento, ninguno de los 
especímenes empleados se extrajo de la matriz, lo cual es un buen indicio de la 
sinergia que tiene la fibra de coco con la resina. 
66 
 
 
Es posible realizar productos cuya resistencia mecánica esté dentro de los 
patrones encontrados, para mejorar la manufacturabilidad de las piezas, se 
recomienda picar finamente las fibras para ayudar a que éstas se distribuyan 
homogéneamente por la superficie del laminado. 
 
La orientación de las fibras naturales es de vital importancia en las propiedades 
mecánicas del compuesto, pues dependiendo de la dirección de la carga éstas 
trabajan de una mejor forma y mantendrán una mayor sinergia con la matriz 
reduciendo los desprendimientos. 
 
 
 
  
67 
 
 
BIBLIOGRAFÍA 
 
[1]  GROOVER, Mikell. Fundamentos de Manufactura Moderna Materiales, 
procesos y sistemas.  México : Ed. Prentice Hall, 1997 
 
[2].  DIPA, Ray y Sarkar, B. K.. Characterization of Alkali-Treated Jute Fibers for 
Physical and Mechanical Properties. Calcutta.s.n., 2000. 
 
[3]  TAPIA, Clotario, y   otros. Aplicación de las Fibras Naturales en el Desarrollo 
de Compuestos y como Biomasa. En: Revista Tecnológica ESPOL. Vol. 19, N 1 
(Octubre 2006).  P113-120  ISSN: 0257-1749. 
 
[4]  GAY, Daniel, HOA,  Suong V.,  TSAI, Stephen W.  Composite materials design 
and applications.  Washington D.C. : CRC PRESS, 2003.  p. 22-25 
 
[5] VINCENT VELA, María Cinta,  ÁLVAREZ BLANCO, Silvia. ZARAGOZA 
CARBONELL,  José Luis. Principales Polímeros Comerciales.  Valencia :  Editorial 
de la UPV.  s.f. p. 49-51   
  
[6]  QUESADA  SOLÍS,  Karol, y otros.  Utilización de las Fibras del Rastrojo de 
Piña como Material de Refuerzo en Resinas de Poliester. En: Revista 
Iberoamericana de Polímeros.  Vol. 6, N 2 (Junio de 2005), p157-179 
 
[7]  FORSDYKE,  Ken L.  y  STARR,  Trevol F.  Thermoset Resins Market Report. 
2002 
 
[8]   PANIAGUA,  Marco,  OSSA,  Alexander y RUIZ, Gladys.  Características de 
adhesión entre fibras de queratina y poliester insaturado en:  REVISTA DE LA 
FACULTAD DE INGENIERIA DE LA U.DE .A  Vol Nº 46.  p. 15-23. Diciembre de 
2008. 
 
[9] NORMA ASTM C1557-03 Standar Test Method for Tensile Strenght and 
Young’s Modulus of Fibers.  
 
 
[10] S. ZHANDAROV, E. Mäder. “Characterization of fiber/matrix interface 
strength”. Composites Science and Technology. Vol 65.2005. p 149-1606.