Proyecto de Investigación: “La implementación de aleaciones en la industria automotriz”

Proyecto de Investigación:
“La implementación de aleaciones
en la industria automotriz”
Unidad Ejecutora: ITBA
Carrera: Ingeniería Industrial
Cátedra: Metodología del Aprendizaje
RESUMEN
La investigación se llevará a cabo con el fin de encontrar aleaciones de materiales que
mantengan las propiedades de los materiales comunes, pero que a su vez sean más
resistentes a todo tipo de corrosión, desgaste, temperatura, fricción, etc. Este proyecto se
lleva a cabo con el propósito de crear motores con mejores prestaciones y mejor calidad,
así como también para mejorar en calidad y rendimiento otras partes de los automóviles.
PROBLEMA
¿Cuáles son las aleaciones que presentan ventajas comparativas con respecto a los
metales comunes utilizados en la industria automotriz?
INTRODUCCIÓN TEÓRICA Y DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
En la industria automotriz siempre se están buscando nuevos materiales que
ofrezcan mejores prestaciones que los metales puros. Las aleaciones son soluciones
sólidas formadas al mezclar distintos metales y presentan ventajas porque al combinar
distintos metales se puede obtener una aleación con las propiedades requeridas para una
pieza en especial, muchas veces más liviana y a su vez mas resistentes.
A continuación analizamos las propiedades de las aleaciones más comunes que
se podrían utilizar en la industria automotriz.

Bronce: es una aleación de cobre y estaño empleada por primera vez en la
Mesopotamia hacia el 3000 a.C. La cantidad de estaño hace variar la dureza de
la aleación. Con un 5% de estaño el bronce puede trabajarse en frío y con el 15%
o más de estaño el material es más duro y apto para la fabricación de figuras.
Además, el bronce funde a una temperatura menor que el cobre, lo que facilita
su metalurgia.
ALEACIONES DE BRONCE
%
BRINELL
ALARG.
Variable
Variable
Variable
MECÁNICO
Variable
Variable
Variable
SAE 40
58
18
20
SAE 64
60
12
21
ALEACIÓN
DE
RESIST.
DUREZA
TRAC.
Kgr./mm2
LATÓN
AMARILLO
APLICACIONES
Piezas estructurales con exigencias menores, turbinas
para agua potable. Adornos.
Bujes con cargas y velocidades bajas, partes de
bombas.
Bujes con cargas y velocidades normales, válvulas,
partes de bombas
Bujes para cargas altas y velocidades bajas. Tolera
lubricación deficiente. Máquinas viales, metalúrgica
pesada.
Impulsores de bombas (antiácido), coronas, engranajes,
SAE 65
78
13
26
tornillos sin fin, placas de fricción, tuercas, mecánica
pesada.
Coronas, engranajes, bombas, turbinas. Industrias
SAE 68
125
24
48
químicas y navales. Muy resistente al desgaste,
corrosión y alta temperatura. requiere muy buena
lubricación.
SAE 43
110
22
46
SAE 430
200
18
55

Tuercas vástagos, palancas, industria naval. Tenaz,
regular tolerancia a las altas temperaturas.
Zapatas de fricción, tornillos sin fin, pernos, mecánica
extra pesada. Gran dureza y resistencia al desgaste.
Aluminio: es un metal suave, blanco y de peso ligero. Al ser mezclado con otros
materiales como: silicón, cromo, tungsteno, manganeso, níquel, zinc, cobre,
magnesio, titanio, zirconio, hierro, litio, estaño y boro, se producen una serie de
aleaciones con propiedades especificas que se pueden aplicar para propósitos
diferentes. Puede ser fuerte, ligero, dúctil y maleable. Es un excelente conductor
del calor y de la electricidad. No se altera en contacto con el aire ni se
descompone en presencia del agua, debido a que su superficie queda recubierta
por una fina capa de óxido que lo protege del medio. Una de las mayores
ventajas de este material es que puede ser reciclado una y otra vez sin perder su
calidad ni sus propiedades.
ALEACIONES DE ALUMINIO
%
BRINELL
ALARG.
Variable
Variable
Variable
ALCAN 100
17
35
8
ALCAN 161
95 (*)
1,5 (*)
20 (*)
ALCAN 250
85 (*)
1 (*)
21 (*)
ALEACION
DE
RESIST.
DUREZA
TRAC.
APLICACIONES
Kgr./mm2
ALUMINIO
CARTER
Piezas estructurales con exigencias menores.
Piezas
anodizadas,
resistentes
a
la
corrosión.
Plasticidad. Mala maquinabilidad.
Piezas que exigen alta tenacidad , tolerancia a altas
temperaturas. Suficiente maquinabilidad.
Piezas que requieren alta dureza y resistencia. Baja
deformabilidad. Muy buena maquinabilidad y tolerancia a
altas temperaturas. poca resistencia a la corrosión.
Piezas que exigen alta dureza y tenacidad, buena
ALCAN 350
95 (*)
8 (*)
28 (*)
resistencia a la corrosión y temperaturas elevadas. Muy
buena maquinabilidad y facilidad de pulido, liviano.

Latón: llamado también cobre amarillo es la más conocidas de las aleaciones del
zinc. Está formada entre 55 % y 90 % de cobre, siendo el resto de zinc. Es un
metal que tiene buena resistencia, es dúctil, resistente a la corrosión y es de fácil
manejo en máquinas y herramientas. Las propiedades del latón dependen
principalmente de las proporciones de zinc que presente, así como la adición de
pequeñas cantidades de otros metales esto es conveniente para darle distintos
usos.

Níquel: es un elemento metálico magnético, de aspecto blando plateado,
utilizado principalmente en aleaciones de níquel y cobre. Es un metal duro,
maleable y dúctil, que puede presentar un intenso brillo.
HIPÓTESIS
Las aleaciones que presentan mayores ventajas comparativas con respecto a los metales
comunes utilizados en la industria automotriz son las de bronce, por su resistencia a la
corrosión y cualidades antifricción, las de aluminio, por su alta resistencia, dureza y su
tolerancia a las altas temperaturas, las de latón, también por su resistencia a la corrosión
y además su fácil manejo en las máquinas y herramientas, y finalmente las aleaciones de
níquel, que son muy duras, maleables y dúctiles, aparte de tener propiedades magnéticas
y minimizar la depredación de los recursos del planeta.
OBJETIVOS

Exponer a las industrias automotrices que las aleaciones tienen mejores
prestaciones en situaciones límites en comparación con los metales que las
componen.

Demostrar que las aleaciones mejoran el rendimiento de los automóviles a través
de partes más resistentes a la temperatura, a la corrosión y otros factores
externos.
METODOLOGÍA
1° ETAPA
Revisión del material bibliográfico disponible acerca de las aleaciones.
2° ETAPA
Realizar experiencias para cada aleación y confirmar sus propiedades:

Bronce: elaborar bujes de dicha aleación y otros de un metal puro que se use
actualmente para hacer bujes. Utilizar estos bujes en distintos motores
continuamente por un tiempo estimado de nueve meses y luego comparar si se
debilitaron, se gastaron o se corroyeron.

Aluminio: construir una chapa de aleación de aluminio utilizada para hacer los
chasis de los automóviles y exponerla a condiciones climáticas límites tales
como lluvia, granizo, frío, calor, etc. Esta experiencia dura nueve meses y luego
se analiza si la chapa conservó sus propiedades de no alterarse con el aire ni con
el agua.

Latón: instalar dos tanques de GNC (Gas Natural Comprimido), uno con
conexiones de latón y el otro con las conexiones convencionales. Hacer circular
gas a alta presión por las tuberías del equipo y luego analizar y comparar el
comportamiento de las conexiones.

Níquel: fabricar un tanque de combustible con aleaciones de níquel y testearlo
durante un período de cinco meses para comprobar, comparando con las
emisiones de los tanques utilizados convencionalmente, si las emisiones tóxicas
se reducen debido a las propiedades de la aleación.
3° ETAPA
Evaluación de los resultados de las experiencias.
4° ETAPA
Elaboración de conclusiones y confección del informe final.
CRONOGRAMA
ETAPA
DURACIÓN
1° ETAPA
3 meses
2° ETAPA
9 meses (*)
3° ETAPA
3 meses
4° ETAPA
3 meses
(*) Las experiencias descriptas anteriormente pueden realizarse correlativamente porque
son independientes entre sí.
TRANSFERENCIA

Aleaciones a base de Zinc podrían ser utilizadas para la fabricación de baterías,
gracias a su alta efectividad y la carencia de emisiones al medio ambiente.

El Níquel podría ser utilizado para cualquier tipo de tanque o contenedor, por
sus propiedades aislantes.

El Aluminio, gracias a sus propiedades antioxidantes, podría ser utilizado para
perfiles de ventanas y en la industria del “Packaging”.

El Latón por su parte no solo es útil para conductos en automóviles sino también
para cualquier tipo de tuberías que deban soportar altas presiones o condiciones
climáticas límite.
FUENTES

Fundición Balzi. Información y gráficos sobre Bronce y Aluminio.
http://www.fundicionbalzi.com.ar

UNCTAD. Información sobre el Latón realizado mediante aleaciones de Zinc.
http://r0.unctad.org/infocomm/espagnol/zinc/utilizacion.htm

CDA UK. Aplicaciones de Aleaciones de Cobre (Bronce) a distintas
áreas. http://www.cda.org.uk/megab2/costeff/pub117.htm

Centro para Ciencias Ecológicas. Información sobre el Níquel y las aleaciones
que de él se obtienen.
http://ces.iisc.ernet.in/energy/HC270799/HDL/ENV/envsp/Vol336.htm