Reto Individual

Tema: Materiales y Energa en el Diseo de Automviles

Elaborada por:

Nombre del alumno: Karen Isela Velasco Guzmn

Matrcula: A00814272

Materia: M2028 Tecnologa de Materiales

Grupo: 02

Maestro: Dr. Eduardo Crdenas Alemn

Instituto Tecnolgico y de Estudios

Superiores de Monterrey

Campus Monterrey

OBJETIVO

Determinar el material para reducir el consumo de energa en los automviles a travs del

anlisis de materiales alternativos mediante la reduccin del peso del vehculo.

ANTECEDENTES

Todo cambia debido a la evolucin, ya sea en aspecto tecnolgico o del comportamiento

de las personas, la naturaleza inherentemente tiende a renovarse, los seres que la habitamos

tambin lo hacemos ya sea por gusto, o por que surgen nuevas necesidades a las cuales debemos

adaptarnos. Nuevas herramientas, carros, mquinas, aviones, medios de transporte y de

comunicacin, para lograr que una comunidad completa pueda tener a su alcance toda esta

tecnologa y herramientas, sin afectar considerablemente el medio ambiente existe un proceso

detrs. Los fabricantes de medios de transporte, principalmente automviles intentan reducir el

impacto medioambiental de los coches dotndolos de mayor eficiencia energtica, es decir

buscan que consuman menos carburante para reducir la emisin de CO2

Los diseadores de automviles intentan mejorar el funcionamiento ecolgico haciendo sus

productos ms pequeos y ligeros. Es posible crear carros ms ligeros fabricando su carrocera y

el motor con materiales ms modernos y ligeros.

Con el anlisis terico determinamos los ndices de desempeo del material, tanto ndice de

precio y de masa como de espesor. Con estos datos procedemos a graficar.

ndice de precio

ndice de masa

ndice de espesor

La primera grfica nos muestra el Mdulo de Young vs Esfuerzo de Cedencia y la pendiente de

3/2 obtenida analticamente. Dicha lnea con pendiente de 3/2 debe tocar el material contra el

cual estamos comparando los beneficios, es decir Low Carbon Steel 1010.

La siguiente grfica muestra la relacin ndice de masa vs ndice de precio

Ahora se presenta la relacin ndice de masa vs ndice de espesor

Con estas tres grficas podemos proceder a seleccionar y realizar un anlisis con diferentes

familias de materiales y las ventajas y desventajas que estos suponen para nuestro problema.

Metales

Filtrando para comprobar si es buena opcin a competir con el material Low Carbon Steel 1010

Posteriormente para que nuestro material sea ptimo se le puso filtro para elongacin, que sea

reciclable y no sea inflamable.

Materiales seleccionados

Familia

Material

ndice de

Masa

ndice de Espesor

ndice de Precio

Metal frreo 50B46 .56

.57

.50

Metal frreo 4130 .58

.58

.60

Metal frreo 4042 .58

.59

.60

Metale frreo 5140 .59

.49

.55

Metale frreo 51B60 .59

.59

.55

El aluminio es muy utilizado hoy en da por lo que la siguiente familia a analizar sern los aluminios.

Y procedemos a hacer lo mismo que en la familia de materiales anterior obteniendo el siguiente

resultado

Finalmente en afn de no eliminar cualquier posibilidad procedemos a hacer lo anterior con la familia de

los plsticos

Familia

Material

ndice de

Masa

ndice de Espesor

ndice de Precio

Aluminios 2024 .33

.83

1.3

Aluminios 2026 .3

.8

1

Aluminios 2036 .35

1

1.5

Aluminios 6010 .37

1.05

1.3

Aluminios 6082 .36

1.06

1.3

Descartamos los rojos porque son inflamables y procedemos al mismo patrn que con los

metales y aluminios.

La siguiente tabla con las 5 opciones

Familia

Material

ndice de

Masa

ndice de Espesor

ndice de Precio

Polmeros Fibra de vidrio con 30% .2

1.25

.9

Polmeros Fibra de vidrio copolimero con 30% .24

1.4

.9

Polmeros Fibra de vidrio homopolimero con 30% .25

1.4

.9

Polmeros SAN .2

1.4

.8

Polmeros Fibra de vidrio homopolimero con 40% .24

1.3

.9

DISCUSION DE RESULTADOS OBTENIDOS Y CONCLUSION

Generalmente las carroceras estn fabricadas en acero; pero algunos modelos tambin llevan

aluminio, y algunas otras estn hechas solo por aluminio el cual aporta ligereza y capacidad de

deformacin al chasis. El aluminio es ms ligero que el acero, es reciclable en un 100% y su

proceso de reciclado requiere menor gasto de energa.

Los plsticos, policarbonatos tambin permiten crear automviles con mayor libertad, ms

aerodinmicos, lo cual contribuye al ahorro de energa. Este material es termoformable por lo

que puede ser til para la realizacin. Con este material se fabrican elementos interiores y

exteriores de la carrocera de un automvil (tableros, consolas, vestiduras, molduras, etc.)

Considero que el material a usar debe ser un compuesto reforzado con fibra de carbono, ya

que la fibra de carbono necesita combinarse con otros materiales, como resinas y materiales

que lo los endurezcan. Se puede procesar por moldeo o pultrusion lo que implica bajo costo de

produccin. Algunas de las propiedades de la fibra de carbn son:

- Buena resistencia mecnica y a la corrosin. Tenacidad del material. Por ende es resistente al

impacto. Alto mdulo de elasticidad.

- Bajo peso.

- 4.5 veces menos denso que el acero.

- Resistente a la fatiga.

Pero tambien al considerar las ventajas y desventajas, nos podemos dar cuenta que la fibra de

carbono es un material muy caro, lo cual elevara el coste de nuestro vehculo

considerablemente por eso tambien se sugiere el uso de copolmeros ABS y SAN que ofrecen

estabilidad trmica y la resistencia al impacto o la estabilidad dimensional y la resistente a

rayaduras. Por supuesto mezclar estos copolmeros con polipropileno para fabricar otras partes

del automvil como defensa, molduras, etc. Adems de ser reciclable.