Abstract:
El hidrógeno constituye uno de los vectores energéticos clave en la transición hacia matrices
energéticas descarbonizadas, y su almacenamiento a alta presión en tanques de material compuesto
reforzado con fibra de carbono representa una de las alternativas más prometedoras para su
transporte. Estos tanques se fabrican a través del proceso de filament winding, en el cual la tensión
de la fibra durante el bobinado incide directamente sobre la compactación del laminado, el contenido
de fibra y el espesor de pared del componente, resultando un parámetro determinante tanto para su
calidad estructural como para el diseño. Sin embargo, el equipo de filament winding disponible en el
laboratorio del grupo de Compuestos Estructurales Termorrígidos (CET) del INTEMA carecía de un
sistema de control de tensión, lo que motivó el presente trabajo. El objetivo del presente trabajo fue
diseñar, desarrollar y validar un módulo tensionador capaz de sensar y regular en tiempo real la
tensión de la fibra durante el proceso, para su integración al equipo del laboratorio. El desarrollo se
llevó a cabo mediante un enfoque iterativo estructurado en tres etapas sucesivas, en las cuales cada
instancia permitió identificar limitaciones experimentales y definir criterios de diseño para la
siguiente. La configuración final implementó una disposición de polea flotante entre dos poleas fijas,
que estableció una relación lineal entre la señal de la celda de carga y la tensión de la fibra, y a la vez
integró la función de acumulador de fibra en un único dispositivo. La lógica de control se implementó
sobre una placa Arduino UNO empleando una ecuación de control proporcional más el término BIAS,
cuyos parámetros operativos se determinaron experimentalmente. La validación del sistema se
realizó a través de la fabricación de un tubo de fibra de carbono y resina epoxi de seis capas con tres
ángulos de bobinado, laminado de forma continua sin interrupciones. Las curvas de control
registradas demostraron que el sistema mantuvo la tensión próxima a la tensión deseada en todas las
condiciones evaluadas, mientras que el análisis de micrografías del espesor del tubo arrojó un
espesor de pared uniforme, lo que confirma el correcto funcionamiento del sistema de control
durante la fabricación de la pieza. Los resultados obtenidos respaldan el correcto desempeño del
módulo tensionador desarrollado y ponen a disposición del grupo CET una nueva herramienta que
facilitará avanzar en el estudio de la influencia de la tensión de la fibra sobre las propiedades finales
de los laminados compuestos.
