Dr. Fernando Dr. Fernando VillafaVillafa ññee GonzGonz áálezlezQuQuíímica Inorgmica Inorg áánicanica
Facultad de CienciasFacultad de CienciasUniversidad de ValladolidUniversidad de Valladolid
20102010
QuQuíímica ymica yautomautomóóvilvil
¿De qué están hechos los coches?
0.1-0.5>>235<58Conductividad térmica (W/mK)
106-1016<<0.02655<0.13Resistencia eléctrica específica (ΩΩΩΩmm2/m)
1-700<<10>23Límite elástico (kg/mm2)
4−10>12>35−41Resistencia a la tracción (kg/mm2)
5-40>15>50−67Dureza (HB)
0.9-1.5>2.70>7.85Densidad (g/cm3)
PlásticosAluminioAcero
Carrocería: MaterialesAcero
Las planchas de aleaciónde acero al boro pasan lentamente por unos hornos a 900 ºC.
Luego se enfrían con agua a presión hasta 300 ºC.
De esta manera la resistencia a la tensión se triplica.
Carrocería: MaterialesAcero
TRIP (TRansformation Induced Plasticity)TWIP (TWinning Induced Plasticity)
Carrocería: MaterialesAluminio
El sistema Audi Space Frame (ASF), se mostró por primera vez al público en el salón de Francfort de 1993 para el modelo A8.
Audi A8
Carrocería: MaterialesPolímeros
TATA NANO:
Fabricado con polipropileno (PP), más ligero y con mejores propiedades (precio, resistenciaal rayado, agarre de la pintura) que los habituales policarbonato (PC), tereftalato de polibutileno (PBT) o resinas.
La compañía evaluó la posibilidad de fabricar un coche completamente de plástico, pero el Nano utilizauna cantidad de plástico similar a los otros coches.
Carrocería: Materiales¿Futuras carrocerías flexibles?
La carrocería que se reparasola.
Investigadores del Caltech estudian unas microcápsulasembebidas en fibra de carbonoo “bubbloy” (bubble + alloy), que cuando se produce un golpe, se rompen y liberan un “agente sellante”, quedevuelve la forma inicial a la carrocería.
La aleación contiene paladio, níquel, cobre y fósforo.
Exterior: Pintura
1) Electrocapa (electrocoat):pueden ser acrílicas, epoxio híbridas.
Las epoxi se caracterizanpor ser resistentes a la corrosión y a los productosquímicos.
Las acrílicas son másresistentes a la luzultravioleta y mantienenmejor el color.
Exterior: Pintura
2) Imprimación (primer): Pueden ser “solventborne”, “waterborne” y en seco. A veces se utilizanimprimaciones coloreadas para sustituir a la capa base y hacer más fina la capa de pintura.
“Solventborne”: - resinas epoxi - pigmentos coloreados (óxidos de hierro o dióxido de titanio) - “extenders” (sulfato de bario y carbonato cálcico)- protectores (carbonato básico de plomo y cromatos de zinc)- disolventes: mezclas de hidrocarburos aromáticos y alcoholes de alto p.f.
“Waterborne”:- anhidrido maleico + triglicéridos insaturados, con aminas- “extenders” (sulfato de bario)- protectores (cromatos de plomo o cinc, silicatos de plomo)- disolventes: agua, 10% de codisolventes (glicoles)
En seco:Híbridos poliéster-epóxido
Exterior: Pintura
3) Capa base (basecoat): Proporciona el color y los efectos estéticos.Debe mantenerse uniforme con el paso del tiempo.
Fórmula General Capa Base Capa TransparenteDisolventes derivados del petróleo 40-60% 20-40%Resinas y pegamentos 30-50% 50-70%Pigmentos y colorantes 5-10%Absorbente UV 1-2%Polímeros de silicona y otros aditivos (catalizadores, etc.) 1-2% 1-2%
4) Capa transparente (clearcoat): es la capa que está a la intemperie. Debe soportar los ataques de los reactivos presentes en la atmósfera, los excrementos de los pájaros, lasmáquinas de lavado, etc. Junto a la capa base, le da al vehículo su apariencia externa.
Exterior: Pintura
“Efectos especiales”:
- Brillo metálico: se debe a la presencia de pequeñas placas de aluminio o mica (figura D).
- Brillo perla: se produce una interferencia óptica debido a la superposición de reflexiones parciales de la luz en diversas capas (figura E). Tiene varias capas, por ejemplo: Pb(OH)22PbCO3, BiOCl, TiO2 sobre mica.
Exterior: Vidrios
1) Materias primas:
SiO2Na2CO3CaCO3
2) Tras cortarlo y se le da la forma adecuada con moldes.
3) “Templado” del vidrio: Se calienta rápidamente hasta unos 800 ºC y se enfría con chorros de aire frío. La tensión que crea este proceso es lo que permite que se rompa en muchos trozos pequeños.
4)
Exterior: Faros
Luz dirigida por el reflector
Luz dirigida por el reflector parabólico y por la lente
Luz dirigida por el reflector elíptico con una pantalla en el foco
Comúnmente, los reflectores son de aluminio y el material transparente frontal es de policarbonato
Exterior: FarosLámpara halógena
Lámpara HID (High Intensity Discharge) o de xenon
W + X2 → WXn → W + X2
Exterior: NeumáticosInterior
Talón: para anclar el neumático a la llanta. Acero recubierto de bronce(Cu/Sn) o latón (Cu/Zn)
Revestimiento que reemplaza a la cámara:halobutilos.
Cintas de nylon y de acero
Interior del coche
Poliuretanos (PUR) Polivinilos (PVC)
Polímeros ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)
Polipropileno (PP)
Seguridad: Airbags10 NaN3 + 2 KNO3 + 6 SiO2 → 16 N2 + 5 Na2SiO3 + K2SiO3
oxid.red.
N3− + H+ → HN3 tóxico
Comodidades: climatizador
Aire acondicionado:
1) Presurización (compresor): el refrigeranteentra como vapor a baja presión y sale comovapor caliente a alta presión.
2) Condensación: El condensador está colocadodelante del radiador. El refrigerante se enfríay se convierte en un líquido presurizado.
3) Vaporización: En el evaporador, el refrigerante se expande, enfriando el airecaliente que entra del interior del coche.
2,3,3,3-Tetrafluoropropene(HFO-1234yf)
Comodidades: climatizador
Calefacción:
Methanol
Ethylene glycol
Propylene glycol
Mezclas 1:1 con agua+ colorantes
MotorGasolina
Octanaje:
Poder antidetonante = 0
Alto Poder antidetonante
Aditivo antidetonante:
Un 0,1% incrementa el poder antidetonante entre 10-15 unidades
2 C8H18 + 25 O2 → 16 CO2 + 18 H2O
Thomas Midgley (1889 - 1944)
MotorGasolina
Catalizadores:
2 C8H18 + 25 O2 → 16 CO2 + 18 H2O
NO + 1/2 O2 → NO2
NO + HNO3
H2O
hνNO + O
O3
O2
MotorGasolina
Otros aditivos:
Toluene 111
Agentes oxigenantes: Contribuyen a eliminar CO como producto de la combustión.
RFG (ReFormulated Gasoline) debe contener > 2% en peso de oxígeno
MotorDiesel
Gasóleo o gasoil:
Resultado de la destilación fraccionada del petróleo entre 200 ºC y 350 ºC.
Contiene:- 75% hidrocarburos saturados (principalmente n, iso y cíclicos)- 25% hidrocarburos aromáticos (incluyendo naftalenos y alquilbencenos).
Fórmula promedio = C12H23, desde C10H20 hasta C15H28.
Índice cetano o Número cetano
Hexadecano: Cetano = 100Isocetane (2,2,4,4,6,8,8-heptamethylnonane): Cetano = 15
El valor de cetano para los gasóleos habituales va de 40 a 55.
MotorBiodiesel
Combustible Biodiesel: ésteres (metílicos, etílicos) de cadena larga:
Factor B:B20 = Gasóleo fósil con un 20% de biodieselB100 = Biodiesel puro
El biodiesel puro sólo puede utilizarse en vehículos con “inyección indirecta”: El combustible va a una “precámara”, donde comienza la combustión, antes de entrar en la cámara de combustión.
MotorLPG (Liquefied petroleum gas)
propano + butano + pequeñas cantidades de propileno y butileno
+ tiol
MotorEtanol
B20 = Gasóleo que contiene un 20% de biodiesel
E85 (85% etanol, 15% gasolina): 105 octanos
E10 (10% etanol, 90% gasolina): Aumenta 2-3 octanos el octanaje de la gasolina
MotorPila de hidrógeno
CH4(g) + H2O(g) → CO(g) + 3 H2(g)
CxHy(g) + x H2O(g) → x CO(g) + (x+y/2) H2(g)
C(s) + H2O(g) → CO(g) + H2(g)
Obtención de hidrógeno: Almacenamiento y transporte:
Bibliografía
C. E. HOUSECROFT, A. G. SHARPE, Inorganic Chemistry, Pearson Education, 2001.
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C. H. SNYDER, The Extraordinary Chemistry of Ordinary Things, 4th Edition, Wiley, 2003.
http://en.wikipedia.org