CARACTERIZACIÓN NUMÉRICA DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE ESPUMAS DE MAGNESIO EMPLEADAS PARA LA CAPTACIÓN DE CO2 EN AMBIENTES DE BAJA TEMPERATURA

Abstract

En este trabajo se estudia el efecto de la porosidad y morfología sobre el módulo de Young en distintas probetas de espumas de magnesio. Estas espumas corresponden a filtros que se utilizan para filtrar CO2 en ambientes de baja temperatura, función atractiva considerando el aumento tanto en demanda energética como en emisiones de CO2 a nivel mundial. Estos filtros poseen ciertas ventajas con respecto a los convencionales, como una mayor vida útil, reutilización y la posibilidad de ser reciclados en forma posterior a su uso.El método utilizado en este estudio consiste en simular ensayos de compresión a espumas de magnesio mediante el software comercial de elementos finitos ANSYS Workbench. Se ensayan un total de 12 probetas, las cuales son agrupadas tanto por diferencia de diámetro de poro como porcentaje de porosidad. Para un correcto análisis es necesario trabajar de manera objetiva, utilizando condiciones de borde propicias para la entrega de resultados representativos. Próximo a esto se obtienen fuerzas de reacción, con las cuales se calcula el esfuerzo en función de la deformación aplicada.Posterior a la obtención de resultados, se introduce una fórmula de corrección específica para estas espumas manufacturadas mediante el método de infiltración, la cual considera todas las variables existentes tanto en las espumas desarrolladas experimentalmente, como en las desarrolladas mediante elementos finitos con software, como porcentaje de porosidad, módulo de Young calculado, error asociado a resultados experimentales previos y factor RVE respresentative volume element. En los materiales compuestos, este último factor representa la dimensión más pequeña sobre la cual se puede realizar una medición que lleva a un valor representativo de un elemento.Finalmente, con los datos alcanzados previamente se entregan conclusiones. El módulo de Young disminuye al aumentar la porosidad de las probetas de magnesio, la morfología se debe generar de manera correcta para obtener datos representativos, etc.This work study the effect of the porosity and morphology on the Young's modulus in different magnesium foam test tubes. These foams correspond to filters that are used to filter CO2 in low temperature environments, an attractive function considering the increase in both energy demand and CO2 emissions worldwide. These filters have certain advantages over conventional ones, such as a longer useful life, reuse and the possibility of being recycled after use.The method used in this study is to simulate compression tests on magnesium foams using the commercial finite element software ANSYS Workbench. 12 test pieces are tested, which are grouped by both pore diameter difference and porosity percentage. For a correct analysis, it is necessary to work objectively, using favorable border conditions for the delivery of representative results. Next to this, reaction forces are obtained, with which the effort is calculated as a function of the applied deformation.After obtaining results, a specific correction formula is introduced for these foams, manufactured by the infiltration method, which considers all the existing variables both in the foams developed experimentally, and in those developed by means of finite elements with software, such as percentage of porosity, calculated Young's modulus, error associated with previous experimental results and RVE factor. In composite materials, this last factor represents the smallest dimension on which a measurement can be made that leads to a representative value of an element.Finally, with the data previously reached, conclusions are delivered. The Young's modulus decreases with increasing porosity of the magnesium specimens, the morphology must be generated correctly to obtain representative data, etc.