1. Introducción: Por qué importa la resistencia a la tracción

La resistencia a la tracción y el módulo elástico son dos de los parámetros más críticos para evaluar el desempeño estructural. En aplicaciones de los sectores aeroespacial, automotriz, maquinaria industrial, almacenamiento de energía y estructuras resistentes a la presión, la fiabilidad de los materiales compuestos depende en gran medida del tipo de fibra, la orientación de las fibras y el número de capas de refuerzo.

Este estudio se centra en analizar el rendimiento mecánico de compuestos fabricados con fibra de carbono y fibra de vidrio utilizando ensayos de tracción estandarizados ISO-527. Los resultados ofrecen información valiosa sobre cómo la cantidad de capas influye directamente en la resistencia a la tracción y la rigidez de las estructuras compuestas.

2. Metodología de investigación: Normas de ensayo de tracción ISO-527

Los ensayos de tracción se realizaron siguiendo los estándares ISO-527 para garantizar consistencia y precisión. Se evaluaron dos tipos de compuestos:

• Laminados de fibra de carbono con refuerzo continuo
• Compuestos de fibra de vidrio fabricados con Chopped Strand Mat (CSM)

Todas las muestras se fabricaron utilizando una matriz polimérica con una proporción catalizador-resina de 10:1 para asegurar un curado adecuado y replicar las condiciones reales de producción industrial.

3. Resultados clave: El número de capas determina el rendimiento mecánico

3.1 Fibra de carbono de dos capas: El mayor rendimiento mecánico

El estudio reveló que la muestra compuesta por dos capas de fibra de carbono ofreció los mejores resultados mecánicos:

• Resistencia a la tracción: 100.76 MPa
• Deformación máxima: 1.76% (baja, lo que indica gran rigidez)
• Módulo elástico: 5708.4 MPa

Estos resultados confirman que aumentar el número de capas de refuerzo mejora significativamente la rigidez, la capacidad de carga y el rendimiento de tracción general.

3.2 Fibra de carbono de una sola capa: La resistencia más baja

El rendimiento mecánico más bajo se registró en la muestra compuesta por solo una capa de fibra de carbono:

• Resistencia a la tracción: 19.877 MPa

Este resultado evidencia las limitaciones de los diseños estructurales de una sola capa y demuestra cómo un refuerzo insuficiente reduce el rendimiento mecánico.

3.3 Fibra de carbono vs. fibra de vidrio: Las diferencias son menos significativas de lo esperado

Estudios previos sugieren que las diferencias de resistencia a la tracción entre compuestos de fibra de carbono y fibra de vidrio pueden no ser drásticas en materiales de una sola capa. Sin embargo, esta investigación confirma que la configuración de capas —y no el tipo de fibra— es el factor dominante que controla:

• Resistencia a la tracción
• Módulo elástico
• Rigidez
• Capacidad de distribución de carga

4. Discusión: Por qué importa la configuración de capas

La superioridad mecánica del compuesto multicapa de fibra de carbono se atribuye a mejoras en:

• Eficiencia en la transferencia de carga en las interfaces fibra-matriz
• Resistencia a la deformación bajo fuerza de tracción
• Estabilidad estructural y menor riesgo de delaminación
• Aumento del módulo elástico proporcional al número de capas

Estas características hacen que los compuestos multicapa de fibra de carbono sean ideales para componentes de ingeniería que requieren alta rigidez, resistencia y durabilidad.

5. Conclusión: La fibra de carbono de dos capas es la opción óptima

Según los ensayos de tracción ISO-527, los resultados confirman que los laminados de fibra de carbono de dos capas proporcionan la mayor resistencia a la tracción y rigidez. Esta configuración supera a las muestras de una sola capa y a los compuestos de fibra de vidrio en todas las categorías mecánicas principales.

Para aplicaciones de ingeniería que requieren materiales ligeros, de alta resistencia y dimensionalmente estables —especialmente en entornos industriales de alta exigencia— los compuestos de fibra de carbono de dos capas son la mejor elección de material.