materiales para diseño de automotcviles
Post on 10-Mar-2016
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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
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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.
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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
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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
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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
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Filtrando para comprobar si es buena opcin a competir con el material Low Carbon Steel 1010
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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
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El aluminio es muy utilizado hoy en da por lo que la siguiente familia a analizar sern los aluminios.
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Y procedemos a hacer lo mismo que en la familia de materiales anterior obteniendo el siguiente
resultado
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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
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Descartamos los rojos porque son inflamables y procedemos al mismo patrn que con los
metales y aluminios.
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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
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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.
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