Coches ligeros de carbono
2008/01/01 Kortabitarte Egiguren, Irati - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
La Comisión Europea ha propuesto reducir las emisiones de dióxido de carbono por kilómetro hasta los 120 gramos de dióxido de carbono que emiten los coches a partir de 2012 (actualmente esta medida se encuentra en 140 g por kilómetro). En la actualidad pocos vehículos cumplen este requisito. Además, los coches menos contaminantes tendrán que pagar menos impuestos a partir del 1 de enero de 2008.
Una de las opciones para cumplir con estos objetivos ambientales es el aligeramiento de los coches, ya que la reducción del peso de los vehículos reduce el consumo de combustible. De hecho, se estima que una reducción del 10% de la masa del vehículo reduce su consumo de combustible en un 7%.
En este sentido, Mondragon Unibertsitatea está liderando un proyecto de investigación para agilizar la estructura de los vehículos. De esta forma se reducen las emisiones de dióxido de carbono y se reduce el impacto ambiental de los coches. Los materiales basados en las fibras de carbono son una opción para agilizar la estructura de los vehículos. Estos materiales se utilizan, entre otros, para fabricar coches de Fórmula 1.
Ligero y seguro
El uso de fibras de carbono reduciría considerablemente el peso de los coches. Esta es la principal ventaja que ofrecen los materiales basados en las fibras de carbono: la ligereza. Por ejemplo, si comparamos dos piezas de acero con dos piezas de carbono, ambas tienen una rigidez similar, pero la pieza de acero pesa cinco veces más que la pieza de carbono. Además, las fibras de carbono garantizan en todo momento la seguridad y el confort de los conductores y usuarios. Su capacidad de absorción de energía es mayor que otras estructuras metálicas. Por tanto, en caso de producirse un choque, los materiales basados en las fibras de carbono absorben más energía, protegiendo así a los ocupantes del vehículo.
Por ejemplo, si los vehículos chocan contra un objeto sólido estancado a una velocidad de 56 km/h, los pasajeros deberían estar diseñados para no soportar una determinada deceleración (20 g). A partir de este valor aumenta considerablemente el riesgo de sufrir lesiones cerebrales. Por tanto, deben diseñar la estructura del automóvil para absorber la energía cinética en el momento de la colisión. Para disipar la energía cinética que se genera en una colisión con un automóvil de 1.000 kg a 56 km/h, basta con 4,3 kg de material basado en fibras de carbono, siempre que este material esté instalado en los lugares estratégicos del automóvil.
También hay desventajas
Uno de los obstáculos a los materiales basados en las fibras de carbono es el precio. Son muy caros. Además, la fórmula de producción de materiales de fibra de carbono ha sido patentada por grandes empresas multinacionales, lo que también encarece su uso. Por otro lado, en el mercado actual la demanda ha superado la oferta, lo que ha supuesto un aumento desproporcionado de los precios. Por tanto, uno de los objetivos del proyecto es conseguir fibras de carbono más baratas. En concreto, se investigarán los tratamientos de alquitranes obtenidos a partir de residuos de petróleo, en colaboración con empresas petrolíferas. Es posible que las fibras así obtenidas no sean tan buenas como las utilizadas en el sector aeronáutico, pero sí aquellas con una calidad suficiente para el sector de automoción. En este sentido, los expertos de Mondragon Unibertsitatea cuentan con un ambicioso proyecto de futuro: la implantación de una planta piloto que produce 50 toneladas al año.
La materia prima no es la única desventaja. De hecho, comparando con la producción de carrocerías metálicas convencionales, los procesos productivos son costosos y muy lentos. En la actualidad se utilizan procesos como RTM (Resin Transfer Moulding). En estos procesos se obtienen piezas estructurales con excelentes propiedades mediante resinas termoestables. Sin embargo, estos no pueden ser reutilizados y, para su reciclaje, las piezas deberían ser trituradas o tratadas químicamente.
Por ello, otro de los objetivos de este proyecto es el uso de materiales termoplásticos que se "funden" al calentarse, reduciendo su viscosidad y permitiendo su inyección en procesos RTM, al menos en la primera transformación. Además, sin perder la capacidad de fusión, con otros procesos se pueden volver a transformar.
Los resultados más significativos previsiblemente se darán a conocer en cuatro años. Y es que el futuro de la automoción va por ese camino, aunque todavía no se ha desarrollado en nuestro entorno. Seguimos en la era del hierro y del aluminio.
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