Hacia El Aluminio

HACIA EL ALUMINIO: Fuerte, l igero y rentable

HACIA EL ALUMINIO EUROPEAN ALUMINIUM ASSOCIATION

Opel Vectra: 180 kg de aluminio Peugeot 307: 75 kg de aluminio

La siguiente informacin cubre un amplio espectro de ventajas del uso de aluminio en el transporte de carretera. Explican, entre otros aspectos, cmo el aluminio ayuda a resolver los problemas creados por el alto precio del combustible, los impuestos, la problemtica medioambiental y la seguridad vial.

UN SIGLO DE ALUMINIO EN EL TRANSPORTE

En 1903, los hermanos Wright entraron en la historia de la aviacin al conseguir el primer vuelo equi-pado con un motor ligero hecho con componentes de aluminio. Hoy el aluminio es vital para la industria aeronutica. Representa ms de un 60% del peso de la estructura del Airbus A380 y hasta un 80% en los aviones de corto y medio alcance.

En 1920 las aplicaciones marinas del aluminio empezaron a desarro-llarse gracias a las nuevas alea-ciones de uso naval. Hoy hay en servicio 1000 buques de pasaje de alta velocidad, la mayora con estructura y superestructura de aluminio. Las superestructuras de los cruceros son comnmente de aluminio, y ms de la mitad de los yates de lujo tienen el casco de este metal.

Estos buques se benefician de la ligereza y resistencia del aluminio, as como de su resistencia a la co-rrosin, propiedad indispensable en ambientes marinos.

En los aos 80 el aluminio se reivin-dic como la opcin para reducir costos operativos y mejorar la aceleracin en metros, tranvas y trenes de larga distancia y alta velocidad. En 1996 se introdujo el TGV Duplex, con un 40% ms de capacidad de pasajeros y un peso 12% inferior al de plataforma nica, gracias a su estructura de aluminio. Hoy los metros y tranvas de aluminio funcionan en muchas capitales Europeas y los trenes de aluminio circulan por toda Europa.

En 1889 se present en el saln del automvil de Berln un pequeo deportivo con carrocera de alu-minio. En 1948 Land Rover iniciaba la produccin de su carrocera en aluminio.

Hoy, junto a los conocidos ejemplos de uso masivo de aluminio como el Audi A8, muchos otros coches con-tienen cantidades importantes del mismo. En 2003, nuestros coches contenian una media de 122 kg.

En 2005, uno de cada cuatro automviles producidos en Europa tiene el cap de aluminio, y un tercio de ellos incorpora sistemas de parachoques de aluminio

Estrenado en los autobuses de Pars en 1910, el aluminio se utiliz en una gran variedad de elementos de vehculos comerciales durante los aos 30. En los 50 aparecen los primeros volquetes, furgones y cis-ternas de aluminio. Hoy, la mayora de las cisternas y semirremolques de pulvurulento son de aluminio integral. Su uso es tambin alto en furgones, volquetes o carroce-ras con piso movil y multitud de componentes. En la flota actual europea, el aluminio ahorra 800 kg por vehculo articulado.

INTRODUCCION

1910Primer uso de componentesde aluminio en los autobuses de Pars

1930s 1950s 1976 Hoy



MAS CARGA UTIL + VALOR RESIDUAL SUPERIOR = INGRESOS ADICIONALESEl aluminio reduce la tara del veh-culo. Con cargas de alta densidad, que hacen normalmente alcanzar el peso mximo autorizado, el alumi-nio permite cargar ms mercanca, lo que se traduce en ingresos adi-cionales o mayor competitividad.

Adems, los vehculos de aluminio usados tienen un gran xito en los mercados de segunda e incluso tercera mano, donde se venden a buen precio. Cuando por fin alcan-zan el final de su larga vida til, su valor como chatarra es muy elevado. Ello se debe a que el aluminio es fcilmente reciclable sin perder propiedades y ahorrando un 95% de la energa necesaria para su produccin electroltica.

AHORRO DE COMBUSTIBLE + LARGA VIDA + BAJO MANTENIMIENTO = AHORRO DE COSTES

Un estudio realizado por IFEU en colaboracin con TU Graz dem-ostraba que 1 tn de ahorro en el peso total de un camin articulado suponia un ahorro de 0,6 l/100 km en combustible.

Este ahorro se produce en los trayec-tos que no alcanzan el peso mximo autorizado, es decir, transportando mercancas de baja densidad o en trayectos en vaco.

La reconocida resistencia a la co-rrosin del aluminio es una ventaja obvia en el transporte por carretera. Contribuye a una larga vida de servicio, especialmente en vehcu-los cuyas condiciones de trabajo son particularmente agresivas. No requiere pintado ni ninguna otra proteccin superficial y es muy fcil de limpiar. Su mantenimiento es mnimo.

LAS VENTAJAS ECONOMICAS DEL ALUMINIO

1 Institte fr Energie und Umwelt Forschung, Heidelberg, Germany. 2 Universidad tcnica de Graz Austria

HAGA SU PROPIO CALCULOCalcule su retorno de la inversin en www.alutransport.org y vea el ejemplo adjunto.


OTRAS VENTAJASBajo el principio de quien usa, paga, un creciente nmero de pases est implantando un peaje que aumenta el coste por kilme-tro. La mayor carga de pago que permite el aluminio ayuda a repartir este coste sobre un volumen mayor de mercanca.

En pases donde el peaje slo se aplica a la categora de vehculos pesados, los mini- semirremolques se construyen principalmente en aluminio, lo que permite una buena carga de pago sin exceder el lmite de peso al que se aplica el peaje

Aunque es imposible de cuanti-ficar, no se debe menospreciar el impacto visual del aluminio bri-llante. Los operadores confirman que los conductores cuidan ms un vehculo del que se sienten orgullosos.

Por ltimo, el aluminio contribuye tambin a la ergonoma. Los ele-mentos que se manipulan en cada operacin, como laterales abatibles o puertas traseras, son ms ligeros de manipular al ser de aluminio, lo que elimina esfuerzos a los con-ductores y minimiza el riesgo de lesiones.


Una amplia variedad de aleaciones y procesos ofrece a los diseadores magnficas oportunidades. El alu-minio es de los materiales ms fciles de trabajar y se produce en un rango casi ilimitado de formas. Perfiles extrudos, chapas, plan-chas, piezas moldeadas o forjadas tienen su hueco en los vehculos de uso intensivo de aluminio. Ello conlleva una diversidad de tcnicas de unin que proporcionan an una mayor libertad en el diseo. Procesos como la soldadura, el remachado, el plegado o el pegado permiten producir diversos compo-nentes y conjuntos de aluminio.

GRAN FLEXIBILIDAD DE DISEO

BENEFICIOS AMBIENTALES Y SOCIALES

EL ALUMINIO COMO COMPLEMENTO A LOS MOTORES EURO IV Y EURO VLas Directivas Medioambientales Europeas para camiones datan de 1988, y las primeras normas limitando la emisin de xidos de nitrgeno (NOx) y partculas (PM) de los motores de gasleo se introdujeron al principio de los 90.

La legislacin EURO IV, obligatoria desde el 1 de octubre de 2006, y la futura EURO V, representan un reduccin dramtica de las emi-siones NOx y PM. Sin embargo, dicha legislacin impone nuevos procesos de combustin y post-tratamiento de los gases de escape que penalizan el peso hasta en 300 kg.

El uso de ms componentes de aluminio permite al fabricante com-pensar esta penalizacin en peso, conservando e incluso aumentando la carga de pago.

EL ALUMINIO REDUCE LAS EMISIONES DE CO2Reducir las emisiones no slo requiere desarrollar motores de baja emisividad, sino usarlos racionalmente. Ahorrar peso con aluminio es una de las buenas alternativas.

El aluminio contribuye a la reduc-cin de emisiones de CO2 de varias formas:

Cuando se transportan mercan-cas pesadas aumenta la capaci-dad de carga de los vehculos, mejorando la eficiencia del trans-porte al transportar ms mer-canca por viaje. Una tonelada de tara ahorrada en un camin articulado ahorra 1.500 litros de gasleo3 en 100.000 km.

Cuando se transportan mer-cancas voluminosas reduce el consumo por km. En este caso, una tonelada de ahorro en la tara equivale a otro de 600 litros4 por 100.000 km

En el caso de transporte de pasa-jeros el peso total se ve reducido y por tanto tambin el consumo. La tonelada de ahorro en un autobs urbano representa entre 1.700 y 1.900 litros de ahorro en 100.000 km

Considerando la produccin elec-troltica (primario), la fase de uti-lizacin y el reciclado al final de la vida til, los ahorros estimados son5:

1kg de aluminio en un vehculo articulado medio actual ahorra 28kg de CO2

Cada kg adicional de aluminio en el vehculo articulado medio futuro ahorrara un mnimo de 20kg de CO2

1kg de aluminio en un autobs urbano tpico ahorra 40-45kg de CO2

3 Para transportar la misma cantidad de mercancias sobre la misma distancia un vehiculo estandar necesitaria 3800 ms vehiculo-km representando unos 1500 litros de diesel 4 Energy savings by light-weighting for European articulated trucks IFEU Institt fr Energie- und Umweltforschung Heidelberg GmbH, 2005. 5 CO2 reduction potential of aluminium for articulated trucks EAA European Aluminium Association, 2005.


EL ALUMINIO MEJORA LA SEGURIDAD EN LA CARRETERADentro de su Programa de Accin para la Seguridad Vial, la Comisin Europea trata de introducir criterios de absorcin de energa en acci-dentes de los camiones. La indus-tria del aluminio ha desarrollado ya soluciones para automviles y trenes, y aceptara el desafo de repetirlo para camiones.

En cuanto a la deformacin de los elementos que absorben energa como consecuencia del impacto, los sistemas de aluminio permiten una notable mayor absorcin de energa por unidad de peso que los sistemas tradicionales. Un clculo aproximado estima la reduccin de peso potencial en ms del 40%.

Por ello el aluminio encaja per-fectamente en los parachoques frontales, traseros y laterales.

Los elementos de aluminio se pueden usar para aumentar la absorcin de energa de los pro-tectores antiempotramiento ante-riores y posteriores, y para frontales de camin deformables.

Por ltimo, todas las medidas adi-cionales de seguridad representan peso adicional, que pueden com-pensarse sustituyendo materiales ms pesados por aluminio.

EL ALUMINIO ES FACIL Y ECONOMICAMENTE RECICLABLEEn contra de la habitual expor-tacin de vehculos tradicionales a pases lejos de Europa al final de su vida til, los remolques con alto contenido de aluminio suelen permanecer en el continente hasta que son normalmente desguaza-dos. El alto valor de la chatarra de aluminio hace que se venda a los chatarreros y jams acaba en el vertedero.

El aluminio reciclado no pierde ninguna propiedad y ahorra un 95% de la energa empleada en la produccin de primario. Esta energa de produccin de primario no se pierde, en consecuencia, sino que se almacena en el metal.

6 The fate of aluminium from end-of-life commercial vehicles - Universit de Technologie de Troyes


ALTAS RELACIONES RESISTENCIA / PESO Y RIGIDEZ / PESOLas aleaciones de aluminio empleadas en vehculos comerciales tienen valores de las relaciones resistencia/peso y rigidez/peso comparables a la de los ms avanzados aceros de alta resistencia o del titanio.

Estas propiedades, entre otras muchas, se tienen en cuenta a la hora del diseo. No hay ahorro real de peso si se limita a copiar diseos de acero.

Los diseos optimizados en aluminio se basan en secciones especficas, transiciones suaves y uniones inteligentes que permiten ahorros de peso entre el 40% y el 60% frente a materiales alternativos cuando se proyectan para:

1) resistencia equivalente o superior

2) rigidez equivalente

3) vida til equivalente

Para conseguir reducciones de peso como las conseguidas con el uso de aluminio, los materiales alternativos deben a menudo sacrificar uno de los tres criterios antes citados, por lo que la comparacin de ahorro de peso no tiene sentido.

COMPARACIN DE OPTIMIZACIN DE PESO DE VIGAS EN TRES MATERIALES DIFERENTES Y DOS CRITERIOS DE DISEO7

Puede haber mejora adicional en aluminio por:

El clculo de elementos finitos permite definir la geometra de seccin ms favorable. Estas secciones, aunque complejas, se pueden fabricar fcilmente mediante extrusin.

FACTORES IMPORTANTES

DEFINICIONES

Material tradicional

Material de alta resistencia

Aleacin de aluminio

Lmite elstico (MPa) 350 760 250

Mdulo E (MPa) 210000 210000 70000

Densidad (kg/m) 7800 7800 2700

IGUAL RESISTENCIA


Material de alta

resistencia

Aleacin de aluminio

Resistencia 1 = 1 = 1

Rigidez 1 > 0,3 < 0,6

Peso 1 > 0,7 > 0,4

Altura de seccin 1 > 0,6 < 1,2

IGUAL RIGIDEZ


Material de alta

resistencia

Aleacin de aluminio

Resistencia 1 < 2,2 > 1,5

Rigidez 1 = 1 = 1

Peso 1 = 1 > 0,6

Altura de seccin 1 = 1 < 1,4

7 Calculos basados sobre modelizacion por elementos finitos. Los resultados son valores tipicos, no contractuales.


FACIL DE REPARARPocos saben que los Land Rover han usado carrocera de aluminio desde 1948 y que nadie, a lo largo de los ltimos 50 aos, se ha quejado de problemas de reparacin. Ello demuestra que reparar es posible, aunque las tcnicas de reparacin del aluminio son distintas de las del acero. Los fabricantes de chasis punteros han establecido una red europea que ofrece un eficaz servi-cio de reparaciones.

EL ALUMINIO NO ES COMBUSTIBLEEl aluminio y sus aleaciones son no-combustibles en condiciones atmosfricas y no contribuyen a la propagacin del fuego. El aluminio y sus aleaciones funden a unos 650C pero sin desprender ningn tipo de gases.

RESISTENCIA A LA CORROSIONSe han desarrollado aleaciones de aluminio que, correctamente utilizadas, ofrecen una resistencia ptima a la corrosin en cualquier tipo de ambiente. Un ejemplo: el uso generalizado de aluminio sin pintar en aplicaciones marinas.

ALTA ESTABILIDAD

Se ha dicho a menudo que alcan-zar la clasificacin IRTE8 Clase A9 de basculantes sera difcil para un volquete de aluminio porque flexa demasiado o que ofrecer la misma rigidez que uno de acero eliminara en la prctica la ventaja de peso. Sin embargo, los ensayos realizados en el verano de 2002 demuestran que cumbas afirma-ciones eran infundadas.

De hecho, un vehculo integral de aluminio, notablemente ms ligero que otros, pas el ensayo IRTE Clase A a 44 tn con su chasis estndar, recordando a todos que un diseo adecuado consigue ligereza y rigidez a torsin a la vez.

LARGA DURACIONAlgunos operadores todava temen tener problemas con chasis de aluminio en aplicaciones muy exigentes, pero deberan saber que la vida til no depende del material sino de un diseo adecuado.

Fabricantes experimentados optimizan sus diseos para los materiales que usan, y pueden fabricar chasis de aluminio con vida til igual o superior a la de los modelos convencionales.

Es importante resaltar que los vehculos de aluminio operan en segmentos de transporte con los ms altos fac-tores de carga (granel de slidos y lquidos, obras pblicas, etc ...). En otras palabras, tienen un uso ms intenso que los convencionales, y este hecho se tiene en consideracin a la hora del diseo.

8 Institute of Road Transport Engineers, UK 9 Un vehculo debera poder ser capaz de inclinarse hacia un lado 7 grados, con el remolque lleno y completamente elevado.

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Ingresos adicionales Reduccin de emisiones Disminucin del consumo de

energa Absolutamente no txico Fuerte Ligero Resistente a la corrosin

Fcil de reparar Fcil de manejar Flexible en diseo Reciclable Seguro Soldable Alto valor residual

RESUMEN

Componentes para tractoras y camiones

cabina y puertas: -200kg chasis: -350kg motor y transmisin: -125kg suspensin: -110kg

Superestructuras completas

carrocera: 90m2 = -800kg volquete: -800 a -2000kg cisterna ADR: 43000l = -1100kg cisterna para pulvurulentos piso movil

Componentes de superestructuras

tricarriles: 2x13.5m = -100kg

pared frontal: -85kg puerta trasera: -85kg teleros: 600mm = -240kg horquillas: 10x600mm = -50kg piso para furgones frigorficos

Elementos de seguridad

parachoques frontal: -15kg parachoques traseros: -15kg parachoques laterales: -20kg protecciones anti-empotra-

miento delanteras y traseras

Subestructuras de remolques

chasis: 13.5m = -700kg chasis: 6m = -300kg chasis + piso: 13.5m = -1100kg pies de apoyo: -35kg

Accesorios

depsitos de aire comprimido: 6x60l = -54 kg

depsitos de gasleo: 600l = -35kg

caja de herramientas: -15kg montacargas: -150kg ruedas: 14 llantas = -300kg

Las principales ventajas del aluminio:

ALGUNAS APLICACIONES DEL ALUMINIO Y AHORROS DE PESO

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ILUSTRACIONES

Revisin 0, Martes 2007

Page ..........Name ................................................................. Source2.................Airbus 380 .......................................................... Airbus2.................Catamaran UAI 50 .............................................. Babcock2.................Tren de alta velocidad TGV-Duplex ................ Alstom-SNCF2.................Opel Vectra ......................................................... Opel2.................Peugeot 307........................................................ PSA4.................Plataforma semi remolque de aluminio ............... Benalu5.................Mini remolque de aluminio ................................ Fahrzeugbau Tang GmbH, Hilden5.................Llanta forjada de aluminio ................................... Alcoa Wheel Products6.................Semiproductos de aluminio ................................. Various7.................Dispositivo de absorcin de energa de colisin . European Aluminium Association7.................Reciclado de un volquete de aluminio ................. European Aluminium Association9.................Test de estabilidad con volquetes de aluminio..... STAS9.................Reparacion de remolques .................................... Benalu10 ...............Aplicaciones del aluminium en un vehculo ......... European Aluminium Association

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