El consumo de combustible está influenciado por la masa estructural
En los equipos de transporte, el combustible se consume no sólo para mover carga o pasajeros sino también para acelerar la propia estructura del vehículo.
Las carrocerías de camiones, interiores de autobuses, módulos de vagones y cabinas marinas contienen paneles de piso, paredes laterales, paneles de techo, cubiertas de equipos y sistemas de partición. Estos componentes suelen fabricarse con madera contrachapada, láminas de acero, placas de aluminio o laminados sólidos de fibra de vidrio.
Cuando la masa de estos componentes aumenta, el sistema de propulsión debe generar fuerza adicional durante la aceleración. El efecto es más visible en los vehículos que arrancan y paran repetidamente, como los autobuses urbanos, los sistemas ferroviarios urbanos, los camiones de reparto y los transbordadores de pasajeros.
Los tableros alveolares eliminan el material de las regiones-de bajo estrés
Un tablero alveolar es un panel sándwich compuesto por:
- hoja frontal
- Núcleo de panal
- hoja frontal
Durante la flexión, las láminas de la cara exterior soportan cargas de tracción y compresión. El núcleo transfiere cargas de corte entre las pieles y mantiene la distancia de separación entre ellas.
La región central de un tablero macizo contribuye menos a la resistencia a la flexión que las superficies exteriores. La construcción alveolar elimina material de esta-región de baja tensión y lo reemplaza con celdas huecas.
En lugar de utilizar un panel sólido de 20 a 30 mm de espesor, los fabricantes pueden mantener el espesor del panel y al mismo tiempo reducir el volumen de material dentro de la estructura.
La reducción de peso se produce en ensamblajes-de áreas grandes
Las mayores oportunidades de reducción de peso suelen encontrarse en componentes que cubren grandes superficies.
Sistemas de piso
Los pisos de los vehículos a menudo se extienden a todo lo ancho y largo de la cabina o el área de carga.
Reemplazar pisos de madera contrachapada o compuestos sólidos por tableros alveolares elimina material en varios metros cuadrados de superficie. La reducción de peso acumulada se vuelve significativa porque la estructura del piso ocupa un gran porcentaje del volumen interior.
Paneles de pared
Las paredes laterales y las particiones interiores separan principalmente espacios en lugar de soportar cargas principales de vehículos.
Los paneles alveolares permiten a los fabricantes mantener el espesor de la pared al mismo tiempo que reducen la masa de los conjuntos que no-cargan-.
Módulos de techo
Los paneles de techo soportan sistemas de iluminación, conductos de ventilación, mazos de cables y paneles de acceso.
El uso de tableros alveolares reduce el peso suspendido que debe soportar mediante soportes y sistemas de fijación.
La menor masa del vehículo reduce la demanda de energía durante la aceleración
La aceleración del vehículo sigue la segunda ley de Newton:
Fuerza=Masa × Aceleración
Cuando los requisitos de aceleración permanecen sin cambios, la reducción de la masa estructural disminuye la fuerza requerida por el motor, el motor o el sistema de propulsión.
Para los vehículos que operan bajo ciclos de aceleración repetidos, la reducción ocurre miles de veces a lo largo de la vida útil del vehículo.
Los ejemplos típicos incluyen:
- Los autobuses urbanos paran cada pocos cientos de metros
- Trenes de Metro entrando y saliendo de las estaciones.
- Vehículos de reparto que circulan por rutas urbanas.
- Ferries que realizan operaciones de atraque programadas
En estas condiciones operativas, la reducción del peso estructural reduce directamente la energía necesaria para alcanzar la velocidad operativa.
Los tableros alveolares se integran de manera diferente a los paneles sólidos
Los tableros alveolares no siempre pueden utilizar los mismos métodos de fijación que el contrachapado o los laminados macizos.
Debido a que el núcleo contiene células huecas, las cargas concentradas alrededor de pernos y tornillos deben transferirse a través de áreas reforzadas.
Los fabricantes suelen integrar paneles alveolares utilizando:
- Unión adhesiva estructural
- Inserciones integradas
- Perfiles de borde de aluminio
- Zonas de montaje reforzadas
Antes del ensamblaje, las celdas expuestas alrededor de los recortes y los bordes del panel generalmente se sellan para evitar la entrada de humedad y la contaminación.
Los modos de falla deben considerarse durante el diseño
La reducción de peso por sí sola no es suficiente para aplicaciones de transporte.
Los ingenieros normalmente evalúan varios modos de falla potenciales antes de seleccionar una configuración de placa alveolar:
- Trituración de núcleos bajo cargas concentradas
- Pandeo de la piel bajo compresión
- Delaminación de la piel-a-núcleo
- Extracción del sujetador-
- Penetración de agua a través de bordes no sellados.
La densidad del núcleo seleccionado, el tamaño de la celda, el espesor de la hoja-de la cara y el método de refuerzo están determinados por el caso de carga esperado y el entorno operativo.
Por ejemplo, el suelo de un autobús que soporta el tráfico de pasajeros requiere un refuerzo diferente al de un panel de techo que soporta accesorios de iluminación.
Selección de una placa alveolar para sistemas de transporte
La selección de la junta directiva generalmente se basa en:
- Luz del panel
- Carga de diseño
- Espesor del núcleo
- Material del núcleo
- Material de la hoja frontal-
- Requisitos de comportamiento ante incendios
- Condiciones de exposición a la humedad.
Los núcleos alveolares de polipropileno a menudo se seleccionan para interiores de transporte expuestos a la humedad porque la estructura termoplástica no absorbe agua. Se pueden especificar núcleos de panal de aluminio.
cuando se requiere una mayor resistencia a la compresión alrededor de cargas localizadas.
La configuración final depende de cómo el panel transfiere cargas a la estructura circundante del vehículo.
Soluciones de placas de panal HolyCore
HolyCore fabrica materiales con núcleo de panal utilizados en paneles sándwich para estructuras industriales y de transporte.
El núcleo alveolar funciona como capa-de transferencia de corte dentro del panel. Dependiendo de los requisitos de diseño, el núcleo se puede combinar con revestimientos de fibra de vidrio, láminas termoplásticas, revestimientos de aluminio u otros materiales de paneles.
Al reemplazar las regiones centrales sólidas con estructuras celulares diseñadas, los fabricantes pueden reducir la masa de paneles en pisos, particiones, techos, gabinetes de equipos y ensamblajes interiores de vehículos, manteniendo al mismo tiempo el espesor requerido para la integración estructural.
