Mechanical and thermal properties optimization of a synthetic agglomerate by using the Taguchi Method
Fecha
2009-12-01
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Editor
Universidad EAFIT
Resumen
Descripción
In this work, the Taguchi Experimental Design model was applied for the optimization of the mechanical and thermal properties of an agglomerated composite material and to obtain the most appropriate parameters for its elaboration. The importance of the development of synthetic agglomerates is in the use of agricultural waste to give it a useful use when supplying high demand materials. Rice husk, clay, sand and aloe gel were used as raw materials. With the variation of the values of the control factors: percentage of rice husk (R), temperature (T) and time of heat treatment (t), the different experimental combinations were performed. For the optimization of the mechanical and thermal properties according to the Taguchi methodology, the mechanical and thermal tests were selected: the modulus of elasticity, the energy absorbed in the impact, the modulus of maximum breakage and the initial decomposition temperature for each combination chipboard experimental. For the processing of this data, the software for the automatic design and analysis of Taguchi experiments, Qualitek-4, was used under the characteristic of higher-better quality. The optimal parameters obtained for each level of control were R = 15%, T = 120 C and t = 3 h. These results were validated with the performance of a confirmatory experiment, where properties similar to those of wood species were obtained for this agglomerate. The development of this prototype of alternative material will be useful as a substitute for wood and will contribute to the reduction of the environmental impact generated by waste products.
En este trabajo se aplicó el modelo de Diseño Experimental de Taguchi para la optimización de las propiedades mecánicas y térmicas de un material compuesto aglomerado y obtener los parámetros más adecuados para su elaboración. La importancia del desarrollo de los aglomerados sintéticos está en el uso de desechos agrícolas para darle un empleo útil al suplir materiales de gran demanda. Se utilizaron la cáscara de arroz, arcilla, arena y gel de aloe como materias primas. Con la variación de los valores de los factores de control: porcentaje de cáscara de arroz (R), temperatura (T) y tiempo de tratamiento térmico (t), se realizaron las diferentes combinaciones experimentales. Para la optimización de las propiedades mecánicas y térmicas según la metodología de Taguchi, se seleccionaron de las pruebas mecánicas y térmicas: el módulo de elasticidad, la energía absorbida en el impacto, el módulo de rotura máximo y la temperatura inicial de descomposición para cada combinación experimental de aglomerado. Para el procesamiento de estos datos, se utilizó el software para el diseño automático y análisis de experimentos de Taguchi, Qualitek-4, bajo la característica de calidad mayor–mejor. Los parámetros óptimos obtenidos para cada nivel de control, fueron R = 15%, T = 120 C y t = 3 h. Estos resultados fueron validados con la realización de un experimento confirmatorio, donde se obtuvieron, para este aglomerado, propiedades similares a las de unas especies de madera. El desarrollo de este prototipo de material alternativo será útil como sustituyente de la madera y contribuirá a la reducción del impacto ambiental generado por los productos de desecho.
En este trabajo se aplicó el modelo de Diseño Experimental de Taguchi para la optimización de las propiedades mecánicas y térmicas de un material compuesto aglomerado y obtener los parámetros más adecuados para su elaboración. La importancia del desarrollo de los aglomerados sintéticos está en el uso de desechos agrícolas para darle un empleo útil al suplir materiales de gran demanda. Se utilizaron la cáscara de arroz, arcilla, arena y gel de aloe como materias primas. Con la variación de los valores de los factores de control: porcentaje de cáscara de arroz (R), temperatura (T) y tiempo de tratamiento térmico (t), se realizaron las diferentes combinaciones experimentales. Para la optimización de las propiedades mecánicas y térmicas según la metodología de Taguchi, se seleccionaron de las pruebas mecánicas y térmicas: el módulo de elasticidad, la energía absorbida en el impacto, el módulo de rotura máximo y la temperatura inicial de descomposición para cada combinación experimental de aglomerado. Para el procesamiento de estos datos, se utilizó el software para el diseño automático y análisis de experimentos de Taguchi, Qualitek-4, bajo la característica de calidad mayor–mejor. Los parámetros óptimos obtenidos para cada nivel de control, fueron R = 15%, T = 120 C y t = 3 h. Estos resultados fueron validados con la realización de un experimento confirmatorio, donde se obtuvieron, para este aglomerado, propiedades similares a las de unas especies de madera. El desarrollo de este prototipo de material alternativo será útil como sustituyente de la madera y contribuirá a la reducción del impacto ambiental generado por los productos de desecho.