Lopez-Arraiza et al 2019a - Revision history

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== Abstract ==

Nowadays, glass fiber reinforced polyester laminates are widely used in manufacturing small ship hulls by hand lay-up. The main drawbacks of the use of these composite materials are: the dependence of hydrocarbons on the synthesis of resins, the high energy cost to obtain glass fiber and the emission of volatile harmful compounds in the manufacturing process.
In this work, the advantages of using flax fiber reinforced bioresins are analyzed. Tensile and flexural standard tests were performanced. After that, a small craft of less than 24 meters in length is designed in accordance with the international norm ISO 12215-5. The results indicate that despite the need for greater thickness, the total weight of the vessel is reduced by 12% using biocomposites. Besides, Finite Element Analysis (FEM) indicates that the structural design can be clearly optimizated.
Finally, Life Cycle Assessment (LCA) reveals an environmental improvement of the boat made of biocomposite instead of glass fiber. However, this improvement is limited by land occupation and the high water footprint of flax fiber in its production process.

== Full document ==
<pdf>Media:Draft_Content_890571998native-articles-225.pdf</pdf>

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-=='''1''' Introducción==
+==1 Introducción==
 Los polímeros reforzados con fibras (FRPs) se utilizan cada vez más en la fabricación de productos gracias a sus excelentes propiedades mecánicas específicas así como a su elevada resistencia a las condiciones ambientales. En consecuencia, dichos materiales compuestos se pueden encontrar en sectores tan diversos como aeronáutica, automoción, eólico o naval. Las fibras de refuerzo más ampliamente utilizadas son la fibra de vidrio y carbono, mientras que la matriz polimérica es generalmente epoxi, viniléster o poliéster. Sin embargo, hay actualmente una tendencia clara hacia reemplazar las fibras sintéticas por fibras naturales y las resinas provenientes del petróleo por matrices termoplásticas reciclables o termoestables provenientes de fuentes renovables.
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 El estudio se ha completado mediante un Análisis del Ciclo de Vida (ACV) para comparar el impacto ambiental de la embarcación construida con fibra de vidrio frente al biocomposite.
-=='''2''' Materiales y procesos de fabricación==
+==2 Materiales y procesos de fabricación==
 La bio-resina utilizada fue SuperSap ® suministrada por Entropy Resins. El agente de curado es INF02 con un porcentaje de mezcla 100:33 en peso. La fibra de lino utilizada como refuerzo fue suministrada por la empresa Lineo como tejido balanceado bi-directional [0º/90º] de gramaje 300 g/m<sup>2</sup>. Los bio-laminados se fabricaron por infusión con un espesor e= 3,7±0,03 mm y un porcentaje en peso de fibra 35±0.12%.
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 En cuanto al laminado de fibra de vidrio, se han considerado los datos tabulados que proporciona la norma ISO 12215-5 para una fibra tipo “mat” de laminación manual con resina poliéster, tradicionalmente utilizada en la fabricación de cascos de pequeñas embarcaciones. Por lo tanto, se toman los datos de un laminado con porcentaje en peso 35% fibra de vidrio.
-=='''3''' Caracterización mecánica==
+==3 Caracterización mecánica==
 ==='''3.1''' Ensayo de tracción===
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 <span style="text-align: center; font-size: 75%;">&#x03c1;: densidad; E: Módulo de Young; σ<sub>R</sub>: resistencia de rotura atracción; σ<sub>Rf</sub>: resistencia de rotura a flexión;ζ: resistencia a cortadura intralaminar</span></div>
-=='''4''' Diseño del casco de la embarcación==
+==4 Diseño del casco de la embarcación==
 En la Figura 1 se pueden observar las distintas partes del casco y la cubierta de la embarcación. Las principales dimensiones del barco son: eslora total L= 11,5 m; manga B= 4 m; calado D= 0,475 m y masa de agua desplazada m= 5616 kg. La velocidad máxima en las condiciones de carga es de v= 15 kn (7,72 m/s).
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 <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 3.''' Análisis FEM en la situación de quebranto a máximo desplazamiento para el laminado de biocomposite</span></div>
-=='''5''' Análisis del ciclo de vida==
+==5 Análisis del ciclo de vida==
 En este apartado se pretende comparar el impacto medioambiental de la construcción de la embarcación con los dos tipos de laminados y procesos considerados, es decir, la fabricación mediante laminación manual de fibra de vidrio y poliéster frente al proceso de infusión de bioresina reforzada con fibra bidireccional de lino.
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 <span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 4.''' Impacto ambiental de la embarcación fabricada con fibra de lino (rojo) y fibra de vidrio (verde).</span></div>
-=='''6''' Conclusiones==
+==6 Conclusiones==
 Las conclusiones derivadas del presente trabajo son las siguientes:

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 =='''1''' Introducción==
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 En la Figura 1 se pueden observar las distintas partes del casco y la cubierta de la embarcación. Las principales dimensiones del barco son: eslora total L= 11,5 m; manga B= 4 m; calado D= 0,475 m y masa de agua desplazada m= 5616 kg. La velocidad máxima en las condiciones de carga es de v= 15 kn (7,72 m/s).
+[[File:Lopez-Arraiza_et_al_2019a-image5.png|centre|600x600px]]
-[[Image:Lopez-Arraiza_et_al_2019a-image5.png|600px]]
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 La normativa aplicada implica un sobredimensionamiento de la estructura. Para evaluar el potencial del uso de los biocomposites analizados, se ha procedido a realizar una validación mediante Elementos Finitos.
-Para el modelizado de la embarcación se han utilizado elementos unidimensionales “BAR2” para los refuerzos y los elementos bidimensionales isométricos y elementos “QUAD 4” para las superficies o paneles del barco elementos (Figura 2).  [[Image:Lopez-Arraiza_et_al_2019a-image6.png|600px]]
+Para el modelizado de la embarcación se han utilizado elementos unidimensionales “BAR2” para los refuerzos y los elementos bidimensionales isométricos y elementos “QUAD 4” para las superficies o paneles del barco elementos (Figura 2).
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 Se han estudiado las situaciones de carga más desfavorables de la embarcación (quebranto, arrufo y mantenimiento) y en ningún caso se supera el índice de fallo unidad, por lo que el casco de la embarcación no falla en ningún punto según el criterio de fallo de Tsai-Wu. En la figura 3 se observa el resultado del FEM para la situación de quebranto para el laminado reforzado con lino. Los espesores marcados por la norma ISO superan los requerimientos estructurales de la embarcación por lo que se podrían reducir sin comprometer la integridad estructural de la misma.
+[[File:Lopez-Arraiza_et_al_2019a-image7-c.png|centre|600x600px]]
-[[Image:Lopez-Arraiza_et_al_2019a-image7-c.png|600px]]
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-<span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 4.''' Impacto ambiental de la embarcación fabricada con fibra de lino (rojo) y fibra de vidrio (verde)</span></div>
+<span style="text-align: center; font-size: 75%;">'''Figura 4.''' Impacto ambiental de la embarcación fabricada con fibra de lino (rojo) y fibra de vidrio (verde).</span></div>
 =='''6''' Conclusiones==

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