Acción B1. Materiales utilizados como probetas para las ...€¦ · A continuación se presentan...

LIFE11 ENV/ES/000569

Acción B1.

Materiales utilizados como probetas para las

pruebas de lavado de las nuevas formulaciones

Metallic probes as standards for washing tests

LIFE+ MINAQUA

Proyecto de demostración de ahorro de agua en instalaciones de lavado

de vehículos mediante el uso de detergentes innovadores y tratamiento

natural de las aguas residuales

Demonstration project for water in car wash premises using innovative

detergents and soft treatment systems

v2. Mayo 2015

http://ec.europa.eu/environment/life/index.htm

LIFE 11 ENV 569 MINAQUA

Acción B1 v2. Materiales Probeta Página 3 de 13

ÍNDICE DE CONTENIDOS

1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 5

2. METALES ................................................................................................................... 7

2.1. Aceros ................................................................................................................ 7

2.2. Aluminio ............................................................................................................. 9

2.2.1. Aleaciones de aluminio para forja .............................................................. 9

2.2.2. Aleaciones de aluminio para fusión ......................................................... 10

3. MATERIALES POLIMÉRICOS .................................................................................... 11

4. BILBIOGRAFÍA ......................................................................................................... 13

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Propiedades comparativas de acero y aluminio (Rodríguez, 2010) ................... 7

Tabla 2. Elementos de plástico en un automóvil (Szeteiová, 2011) .............................. 11

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Proporción de los materiales en las carrocerías de los automóviles (WorldPress, 2009) ................................................................................................................................. 5

Figura 2. Materiales probeta ........................................................................................... 6

Figura 3. Relación de diversos tipos de acero presentes en un automóvil (WorldAutoSteel, 2015) ................................................................................................................................. 8

Figura 4. Chapa de automóvil utilizada para los tests con las nuevas formulaciones .. 11

Figura 5. Propiedades de los diferentes grados de PP disponibles (Moritomi et al., 2010) ........................................................................................................................................ 12



MATERIALES UTILIZADOS COMO PROBETAS PARA LAS PRUEBAS

DE LAVADO DE LAS NUEVAS FORMULACIONES

1. INTRODUCCIÓN

Las formulaciones de detergente y ceras desarrolladas en el presente proyecto se

probarán sobre superficies de materiales que pueden encontrarse en la carrocería de

los automóviles. Como ya se ha comentado en anteriores informes, en un automóvil se

pueden encontrar multitud de materiales (Wilhelm, 1993). En la Figura 1 se presenta la

distribución de los materiales (valores medios indicativos) que pueden encontrarse en

la fabricación de un automóvil.

Figura 1. Proporción de los materiales en las carrocerías de los automóviles (WorldPress, 2009)

En el presente proyecto se trabajará con los tres materiales que mayoritariamente están

presentes:

Metal (acero y aluminio)

Plástico (polipropileno)

Vidrio



Las probetas de los distintos materiales (ver Figura 2) se mantienen a la intemperie

durante un periodo determinado de tiempo y a continuación se procede a su limpieza

utilizando los productos desarrollados en el presente proyecto. La valoración de la

limpieza se realizará mediante la prueba del Hisopo presentada en el documento Acción

A2. Informe sobre tipo de superficies y caracterización de la suciedad a lavar.

Figura 2. Materiales probeta

A c e r o

A l u m i n i oV i d r i o

P o l i p r o p i l e n o



A continuación se procede a realizar una descripción más exhaustiva de los diferentes

materiales presentes en la carrocería de los automóviles.

2. METALES

Si bien es cierto que en los automóviles todas las partes metálicas que están expuestas

presentan un recubrimiento de pintura, es necesario conocer cómo afectarán las

formulaciones desarrolladas en el presente proyecto a la base metálica porque puede

darse el caso de que en algunos vehículos éste se encuentre expuesto por defectos en

la chapa.

A continuación se presentan las propiedades más representativas de los dos metales

más utilizados en el sector del automóvil: el aluminio y el acero.

Tabla 1. Propiedades comparativas de acero y aluminio (Rodríguez, 2010)

2.1. Aceros

Prácticamente el 65% de los materiales metálicos que se pueden encontrar en un coche

son aceros. Los fabricantes usan esta aleación porque es el material más fuerte y viable

económicamente para este tipo de aplicación; además, el acero puede ser conformado



utilizando procesos muy diversos a fin de conseguir cumplir las especificaciones tanto

de seguridad frente al choque como de fabricación.

En la industria del automóvil existen una gran variedad de requerimientos que a menudo

pueden ser opuestos. Por ejemplo, para la parte delantera del vehículo, los materiales

utilizados tienen que ser capaces absorber la energía de un impacto de manera que se

amortigüe la energía que llega al área de los pasajeros manteniendo el vehículo más

seguro. No obstante, si el vehículo se ve involucrado en una colisión lateral, éste debe

ser suficientemente fuerte como para desviar la energía del impacto sin deformarse. Las

diferentes aleaciones de acero es un tipo de material que tiene la flexibilidad y

cualidades necesarias para poder cumplir todos estos requisitos manteniendo su

asequibilidad. Actualmente además, los nuevos aceros son capaces de mantener estas

propiedades disminuyendo el peso de material necesario.

En un vehículo pueden encontrarse diferentes tipos de aceros dependiendo de los

requerimientos que cada elemento tenga que cumplir (ver Figura 3).

Figura 3. Relación de diversos tipos de acero presentes en un automóvil (WorldAutoSteel, 2015)



2.2. Aluminio

Los fabricantes de automóviles están realizando numerosos esfuerzos para reducir el

peso de sus automóviles y para ello recurren a la utilización del aluminio. Pero para

estos fabricantes, no solo es importante la reducción de peso para reducir las emisiones

de gases por necesitar menos gasolina, sino para satisfacer la demanda de los clientes,

como es el caso de las camionetas (EEUU) o todoterrenos (Europa) los cuales son

vehículos muy pesados.

El aluminio puro se autorrecubre al aire con una película de su óxido, haciéndose así

muy resistente a la corrosión. Posee muy buenas propiedades de conductibilidad

térmica y eléctrica. Se deja deformar bien por laminación y posee gran poder de aleación

con otros compuestos.

Dentro del sector del automóvil se pueden utilizar diferentes aleaciones de aluminio. Se

clasifican en aleaciones de forja y aleaciones de fusión. Dentro de éstos grupos se

clasifican en variedades. Las aleaciones de aluminio que tienen como componente el

cobre, tienen elevadas propiedades mecánicas, en cuanto a resistencia se refiere, sin

embargo, tienen poca estabilidad frente a la corrosión.

2.2.1. Aleaciones de aluminio para forja

-Variedad Al-Cu-Mg: se emplean para piezas mecánicas sometidas a solicitaciones

extraordinariamente fuertes como pueden ser cubos de rueda, conocidos como llantas

de aleación ligera, poleas, piñones de cigüeñal y árbol de levas, y piezas determinadas

de carrocería en algunos vehículos. Su resistencia a la corrosión es limitada debido a su

contenido en cobre. Mediante chapado con aluminio puro o la utilización de pinturas

especiales anticorrosivas puede atenuarse este efecto.

-Variedad Al-Si-Mg: Poseen buena estabilidad frente a la corrosión prestándose por

tanto para llantas de automóvil, piezas de bastidor y suelo de carrocería. Por su facilidad

de pulido se fabrican también listones de embellecimiento.



- Variedad Al-Mg: Su resistencia al calor y a la corrosión la hacen ideal para piezas de

carrocerías, en la construcción de ventanas, etc.

-Variedad Al-Zn-Cu: se emplea fundamentalmente en cojinetes y semicojinetes de

motores. Pueden llevar también plomo y magnesio en su composición, con lo cual,

mejoran sus cualidades mecánicas en cuanto al desgaste se refiere.

2.2.2. Aleaciones de aluminio para fusión

Este tipo de aleaciones se utilizan para partes que no están expuestas y por esta razón

no serán objeto de estudio en el presente proyecto (Variedad G-Al-Mg, Variedad G-Al-

Si, Variedad G-Al-Si-Mg).

En general, en la actualidad se tiende a utilizar éstas variedades de aleación por su

capacidad de funcionar perfectamente, sustituyendo al hierro fundido y aceros en

piezas que realmente no cumplen una misión demasiado importante, como cárteres,

tapas, carcasas, etc., teniendo la ventaja de reducir notablemente el peso suspendido

del vehículo, disminuyendo su consumo y permitiendo formas más reducidas de los

conjuntos. El imparable avance de la técnica provoca que las aleaciones ligeras estén

siendo sustituidas progresivamente en las piezas nombradas anteriormente por

materias sintéticas, más ligeras y económicas, que dan unos resultados mejores.

Como ya se ha comentado anteriormente, la mayor parte de piezas metálicas de la

carrocería de un automóvil están recubiertas por una pintura compleja compuesta de

diferentes capas de distinta composición (resina, pigmentos, cargas, etc.). El número de

capas puede ir de 3 a 6 en automóviles nuevos. Así pues, establecer una composición

modelo a nivel de laboratorio para realizar las pruebas de compatibilidad resulta muy

complejo. Por esta razón, y teniendo en cuenta que la base polimérica del recubrimiento

es en la mayor parte de los casos alquídica o epoxídica, se ha decidido realizar lavados

sobre chapas de diversos automóviles a fin de comprobar el efecto de las nuevas

formulaciones desarrolladas (ver Figura 4).



Figura 4. Chapa de automóvil utilizada para los tests con las nuevas formulaciones

3. MATERIALES POLIMÉRICOS

En un automóvil pueden encontrarse gran variedad de materiales plásticos (ver Tabla

2).

Tabla 2. Elementos de plástico en un automóvil (Szeteiová, 2011)

Aunque como se puede observar en la Tabla 2 existen muchos tipos diferentes de

plásticos en un automóvil, hay tres tipos de plástico que constituyen el 66% del total

de materiales poliméricos utilizados: 32% polipropileno (PP), 17% poliuretano (PU) y un

16% de cloruro de polivinilo (PVC).



El elevado contenido en polipropileno se debe a que es un material que tiene un bajo

precio y muy buenas propiedades mecánicas y procesabilidad. Existen diversos grados

de PP que se pueden ajustar a los diferentes requerimientos especificados (ver Figura

5) formulando el PP con otros materiales.

Figura 5. Propiedades de los diferentes grados de PP disponibles (Moritomi et al., 2010)

A modo de ejemplo, se puede aumentar la resistencia al impacto (PP de alto impacto)

adicionando un elastómero basado en etileno (etileno-buteno o copolímero de etileno-

octeno). La rigidez del material se puede mejorar mediante la adición de carga

inorgánica como por ejemplo el talco.

El crecimiento de los compuestos de PP para aplicaciones de automoción hasta el

momento ha sido apoyado por el constante estudio de las resinas de PP - que sirven de

base del PP compuestos - y los avances tecnológicos conseguidos para este compuesto.

Este material constituye uno de los focos de innovación más estudiado en la actualidad

dentro de este sector, y por esta razón este ha sido el polímero escogido para realizar

las pruebas de compatibilidad del presente proyecto.



4. BILBIOGRAFÍA

Moritomi S., Watanabe T. and Kanzaki S. (2010). Polypropylene compounds for

automotive applications, translated paper from R&D Report “Sumitomo Kagaku”, vol.

2010-I.

Rodríguez-Gual M., Mas-Milián F. y Pinto P.R. (2010). Dispositivo de

posicionamiento de muestras biológicas para su irradiación en un canal radial de un

reactor nuclear. Ingeniería Mecánica, v. 13, nº2.

Szeteiová K. (2011). Automotive materials. Plastics in automotive markets today

[http://www.mtf.stuba.sk/docs/internetovy_casopis/2010/3/szeteiova.pdf] (cit. on.

5/6/2015)

Wilhelm, M. (1993). Materials used in automobile manufacture-current state and

perspectives, JOURNAL DE PHYSIQUE IV, Colloque C7, supplément au Journal de

Physique 111, Volume 3.

WorldAutoSteel Association, [http://www.worldautosteel.org/steel-basics/

automotive-steel-definitions/] (cit. on 5/6/2015)

WorldPress (2009). World needs automotive recycling company, May 26th, 2009

[https://dailyindustry.wordpress.com/2009/05/26/world-needs-automotive-recycling-

company/] (cit. on 3/06/2015).

http://www.mtf.stuba.sk/docs/internetovy_casopis/2010/3/szeteiova.pdf

http://www.worldautosteel.org/steel-basics/%20automotive-steel-definitions/

http://www.worldautosteel.org/steel-basics/%20automotive-steel-definitions/

https://dailyindustry.wordpress.com/2009/05/26/world-needs-automotive-recycling-company/

https://dailyindustry.wordpress.com/2009/05/26/world-needs-automotive-recycling-company/

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