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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
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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
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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
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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
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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
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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)
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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.
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- 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).
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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).
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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.
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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).
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