Selección de material, diseño estructural y de fabricación de postes eco-amigables en polímero reciclado

Abstract

Este proyecto de grado se centra en el diseño y análisis de perfiles tubulares cónicos fabricados con polipropileno reciclado (PP) reforzado con fibra de vidrio, evaluando su viabilidad estructural para aplicaciones en postes de iluminación de baja tensión. Inicialmente, se desarrolló un diseño con PP y fibra de vidrio, pero debido a restricciones en el proceso de fabricación, se incorporó una alternativa basada únicamente en PP. A partir de esta modificación, se ampliaron los análisis para evaluar su comportamiento en distintas condiciones. Se realizaron simulaciones de elementos finitos en Siemens NX 1 para analizar la respuesta estructural de los postes ante cargas estáticas, considerando variaciones en el diámetro exterior de la base. Además, se llevaron a cabo ensayos de tracción para determinar propiedades clave como la resistencia y el módulo elástico. Además, con el fin de evaluar la durabilidad del material, se realizaron estudios sobre fotodegradación y degradación térmica, analizando su envejecimiento frente a la exposición a radiación ultravioleta y temperaturas elevadas. Los resultados mostraron que, aunque la inclusión de fibra de vidrio mejora significativamente la resistencia mecánica, el polipropileno reciclado por sí solo también presenta un desempeño estructural adecuado en ciertos escenarios. Además, se evidenció que la degradación ambiental influye en las propiedades del material, lo que resalta la importancia de considerar tratamientos o recubrimientos para prolongar su vida útil. Por ultimo, es importante mencionar que este estudio contribuye al desarrollo de soluciones innovadoras y sostenibles para la infraestructura urbana, promoviendo el aprovechamiento de residuos plásticos y la reducción del impacto ambiental en la fabricación de postes de iluminación.

This thesis focuses on the design and analysis of conical tubular profiles made of recycled polypropylene (PP) reinforced with fiberglass, evaluating their structural viability for lighting pole applications. Initially, a design was developed using PP and fiberglass, but due to manufacturing process restrictions, an alternative based solely on PP was incorporated. Based on this modification, the analyses were expanded to evaluate their behavior under different conditions. Finite element simulations were performed in NX to analyze the structural response of the poles to static loads, considering variations in the outer diameter of the base and layer thickness. In addition, tensile tests were performed to determine key properties such as strength and elastic modulus. To evaluate the durability of the material, photodegradation and thermal degradation studies were conducted, analyzing its aging under exposure to ultraviolet radiation and elevated temperatures. The results showed that, although the inclusion of fiberglass significantly improves mechanical strength, recycled polypropylene alone also exhibits adequate structural performance in certain scenarios. Furthermore, it is evident that environmental degradation influences the material’s properties, highlighting the importance of considering treatments or coatings to extend its useful life. This study contributes to the development of innovative and sustainable solutions for urban infrastructure, promoting the recycling of plastic waste and reducing the environmental impact of lighting pole manufacturing.

Trabajo de grado -- Facultad de Ingeniería