Ensayos de materiales en automoción

Ensayos de materiales en automoción

Esta es una de las áreas más extensas, todo ingeniero conoce qué tipo de ensayos de materiales existen. Desde comprobar la rigidez del chasis, hasta la corrosión en la pintura y la exposición a la luz de los plásticos del salpicadero.
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Se realizan pruebas mecánicas de vibración, impactos y de choques, incluso combinándolas con ciclos de temperatura y vibraciones. Para los ciclos de temperatura existen unas cámaras climáticas especiales que simulan todo tipo de condiciones ambientales, variando la humedad y la temperatura. En este tipo de cámara, también denominado túnel climático, se simulan condiciones de intemperie de manera acelerada, de tal modo que es posible recrear el deterioro que sufre un vehículo durante años en cuestión de pocos días. 

Tienen distintos tipos de lámparas térmicas, turbinas que generan corrientes de viento de hasta 300km/h, complejos sistemas de aspersores y humidificadores. Se pueden simular ambientes con temperaturas a 55º bajo cero, lluvia e incluso nevadas. Es como un túnel de lavado, pero mucho más divertido.

Estas cámaras actúan también como pequeños túneles de viento, de hecho, es una tarea compartida entre ambos departamentos. En uno de ellos, se pone a prueba la refrigeración del motor, de los frenos y del habitáculo elevando la temperatura a unos 60ºC. El vehículo se coloca frente a turbinas que mueven el aire a velocidades superiores a los 250km/h.
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También hay bancos para producir vibraciones y laboratorios de fatiga para estudiar el comportamiento de los distintos elementos bajo cargas cíclicas continuadas. Tal y como vemos, los ensayos de materiales se intercalan con otros departamentos: Safety, Motores y aerodinámica. 
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​Por norma general, el 70%-80% del peso de un coche proviene de los distintos metales empleados en el coche, siendo el acero el gran protagonista. Sin embargo, también podemos encontrar otros materiales como son los plásticos, el aluminio y el vidrio.
 
Los aceros proveen una buena resistencia, maleabilidad, dureza y rigidez a un coste asequible; se emplean mayormente en la estructura autoportante del coche, aunque no todos los aceros son iguales. Tal y como vimos en la entrega de los crash test, nos interesa una gran resistencia en el habitáculo y zonas deformables en la parte frontal y trasera del vehículo, por lo que en el habitáculo se usan aceros de una mayor resistencia que en el resto del vehículo. Se irán seleccionando los distintos tipos de aceros del automóvil dependiendo de la función que vaya a desempeñar cada elemento. 
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Como bien sabemos, el acero está compuesto por una aleación de hierro y carbono, al que también se le pueden añadir otros elementos que influirán en sus propiedades finales, pero esto entra en materia de la tecnología de materiales. Debido a esta gran diversidad de aceros empleados para fabricar las carrocerías de los vehículos, debemos dividirlos en grupos, teniendo en cuenta el límite elástico de cada acero.
 
Aceros convencionales: El acero suave (mild steel) es un acero dulce que se lamina en frío y con un bajo contenido de carbono (0,1%-0,3%), es por ello que es fácilmente deformable en las prensas y puede tomar distintas formas con relativa facilidad. Sin embargo, al tener un límite elástico demasiado bajo, para soportar los esfuerzos a los que se someten las piezas necesitaría espesores mucho mayores, lo que además implicaría un gran aumento de peso. Se emplea en puntos no críticos del chasis autoportante o en la misma chapa exterior del vehículo.
 
Aceros de alta resistencia: En este grupo se incluyen  los aceros de alto límite elástico (ALE)  o Aceros Microaleados (HSLA), entre otros. Después tenemos un tercer grupo denominado aceros de muy alta resistencia, pero como todo avanza, aún podemos ir un paso más allá y emplear los del cuarto grupo, denominados aceros de ultra alta resistencia (UHSLA). 

Estos ya son unos aceros “fuera de serie” capaces de absorber grandes cantidades de energía sin deformarse lo más mínimo. Estos aceros se emplean en puntos claves, por ejemplo, vimos en la entrega de los crash tests que los coches estaban relativamente bien protegidos en impactos delanteros y traseros debidos a largas zonas de deformación programada ( la delantera y trasera del coche). Pero frente a un impacto lateral estamos mucho más desprotegidos porque no tenemos una masa que nos proteja, es por ello que en el pilar B del coche siempre usaremos este fantástico acero casi indeformable; ya que él sólo es capaz de absorber grandes cantidades de energía. 


En la siguiente entrega veremos los últimos ensayos, la dinámica vehicular y una prueba final... Después de esto, no hay vuelta atrás, miles de operarios acudirán a trabajar a la fábrica para producir nuestro coche, cientos de proveedores estarán encantados de fabricar piezas para nuestro coche y un sistema logístico impresionante comenzará a desplegarse, así que, una vez firmado el SOP (Start of Production) no podemos decir: ¡Espera, que se me olvidó comprobar una cosa! 
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