Compuesto especial de moldeo reduce el calor en el interior del automóvil

Crece la conciencia ecológica de los compradores de automóviles: aquí, no sólo el indicador imaginario de consumo de gasolina que tenemos en la cabeza juega un papel importante. También crece cada vez más el deseo de actuar de forma sostenible y ecológicamente correcta. Esto queda evidenciado, por ejemplo, por el estudio Cars Online 2009/2010 de Capgemini. La industria responde a este deseo con materiales innovadores, autos más livianos y formas de propulsión alternativas. Pero la sensación de manejar no puede quedar por ello en la estacada: al contrario, el confort y la seguridad van de la mano con soluciones con ecológicas.

Compuesto especial de moldeo para la protección del medio ambiente

PLEXIGLAS® CoolTouch® es un material que ayuda a disminuir el consumo de combustible y a crear una atmósfera más agradable para el conductor en el interior del automóvil. Este compuesto especial de moldeo desarrollado por Evonik es adecuado para módulos de techo oscuros y no transparentes, para alerones de techo, alerones spoiler y alerones de columna de automóviles, autobuses, camiones o máquinas agrícolas. "En cuanto a protección del medio ambiente, nuestro material conjuga dos propiedades decisivas: es liviano y refleja la mayor parte de los rayos infrarrojos del sol que producen el calentamiento del interior del vehículo al atravesar su techo", explica Elisabeth Clamer, Gerente de Desarrollo Comercial del segmento de mercado Acrylic Polymers de Evonik. Para comprobar con exactitud los efectos de un techo de auto de PLEXIGLAS® CoolTouch®, se equipó con dicho techo un Opel Corsa, usado como vehículo de proyecto. El peso se redujo un 17 por ciento en comparación con un techo de acero. Este sólo hecho provoca una reducción en la emisión de CO2 de 0,2 g por kilómetro.

El test en España

El compuesto especial de moldeo tenía que poner a prueba sus propiedades reflectantes del calor bajo el sol de España. Para ello, el Instituto de Ensayo de Materiales de Darmstadt concibió un test especial. “El objetivo era medir la evolución del calor tanto sobre el techo del vehículo como también en varios puntos de medición en el interior del automóvil durante todo el día”, explica Ludwig Veith, del Instituto Estatal de Ensayo de Materiales de Darmstadt. Para obtener una comparación directa con otros tipos de techo se sometieron al test tres modelos de vehículo iguales pero que diferían en el material del techo: un vehículo con techo metálico, uno con un techo plástico convencional y uno con PLEXIGLAS® CoolTouch®. Se hicieron mediciones en el centro del techo, entre el conductor y el acompañante, en el espacio que media hasta el parabrisas y en el rincón derecho trasero del techo. En el interior del vehículo, un sensor ubicado a la altura de la cabeza del conductor, otro sensor en el espacio para apoyar los pies y uno en el centro del techo del vehículo, a dos centímetros debajo del cielo, transmitían las respectivas temperaturas. Veith explica el montaje del ensayo: “esta disposición nos permitió registrar no sólo las distintas temperaturas sino también entender cuánto tiempo transcurre hasta que el interior alcanza la temperatura del techo del vehículo”. “El punto de medición del espacio para apoyar los pies otorgó información acerca de cómo se distribuye la temperatura en todo el interior del vehículo. “Bajo el sol del otoño español que produce una radiación global de 600 a 800 watts/m², se hicieron mediciones durante tres días. Veith resume lo obtenido: “un resultado esencial es que la evolución de la temperatura difiere en los tres techos. El techo con PLEXIGLAS® CoolTouch® se calentó más lentamente y en menor medida. Esto tuvo su efecto en el interior del automóvil. A la altura de la cabeza del conductor, la temperatura fue todo el tiempo menor que en los vehículos usados para comparar.” Esto significa que, si se hace el cálculo para el calor que soporta un techo de automóvil en verano, para una radiación global de 1000 W/m², la temperatura en el sector de la cabeza del conductor es aproximadamente cinco grados inferior.

Sentirse bien más rápido y, de paso, ahorrar energía

Así, el equipo de aire acondicionado se ahorra cinco grados y el consiguiente consumo de energía en su trabajo de refrigeración para llegar a 22 grados, la temperatura a la que el conductor tiene sensación de bienestar. El bienestar, en lo que respecta al aire en el interior del automóvil, depende tanto de la temperatura como de la humedad del aire. Esa mezcla correcta debe producirse con la menor corriente de aire posible. “Esto es extremadamente difícil si hace mucho calor dentro del auto. Precisamente durante la refrigeración después de haber ingresado al automóvil, el aparato de aire acondicionado provoca fuertes movimientos de aire. Esto pocas veces es percibido como algo agradable“, describe el profesor Thomas Wetzel, del Instituto de Tecnología de Procesos Térmicos, perteneciente al Instituto Tecnológico de Karlsruhe. “Es por ello que el gran desafío consiste en lograr la suficiente refrigeración con el menor movimiento de aire posible. Aquí, a fin de que la temperatura del aire en el interior no tenga que ser reducida, cada grado cuenta.” Debido a que al aire que ingresa se le quita antes la energía térmica, de modo que se enfríe a unos diez grados. "Esto cuesta gasolina y puede expresarse en una fórmula sencilla: cuanto menos energía solar ingrese en el interior del automóvil, menos aire frío deberá inyectarse", afirma Wetzel. El calentamiento cinco grados menor logrado con un techo de PLEXIGLAS® CoolTouch® no sólo reduce el consumo de refrigeración. También acorta el tiempo durante el cual el equipo de aire acondicionado funciona al máximo. En el ensayo de campo se pudo ahorrar diez minutos. El equipo de aire acondicionado es también menos exigido en régimen continuo y, en autos con sistema automático start-stop, el techo reflectante del calor tiene la ventaja de que el interior no se vuelve a calentar mientras el auto está detenido frente al semáforo. Estos factores, junto con el peso reducido, hacen de PLEXIGLAS® CoolTouch®, en la opinión de Wetzel, un producto fascinante: "también veo un gran potencial en el ámbito de los autos eléctricos. Esto se debe a que, en ellos, los sistemas de aire acondicionado convencionales reducen mucho la duración de las baterías, de manera que los efectos positivos de PLEXIGLAS® CoolTouch® podrían notarse incluso de forma más ostensible."

Rumbo a la producción

El compuesto especial de moldeo puede procesarse con todos los métodos termoplásticos: por ejemplo, mediante coextrusión de láminas multicapa que se someten a deformación y moldeo por espumación o inyección, o mediante coextrusión de placas multicapa que luego son sometidas sólo a deformación. También es posible moldear por inyección módulos de techo o alerones de techo.

El techo de PLEXIGLAS® CoolTouch® del Opel Corsa usado como vehículo de proyecto se realizó mediante moldeo por espumación con poliuretano reforzado con fibra de vidrio. El compuesto de moldeo mismo forma parte de una lámina de 1,3 milímetros de grosor que fue extruida de tres capas con diferentes polímeros: un material sustrato, PLEXIGLAS® CoolTouch® como capa que da color y funcionamiento, y compuesto de moldeo PLEXIGLAS® transparente como topcoat, para lograr un mejor efecto de profundidad. "Dado que el Corsa está entre los pocos vehículos que presentan una versión con techo plástico, pudimos recurrir a las herramientas existentes y al know-how del fabricante de módulos de techo", explica Clamer. El proyecto completo fue acompañado también por el Departamento de Desarrollo de Opel. Allí los resultados del test de España fueron acogidos con gran interés: "los ensayos han mostrado que con PLEXIGLAS® CoolTouch® hay un determinado efecto térmico en el interior del auto", dice Axel Boywitt, del Centro de Desarrollo Técnico de Adam Opel GmbH en Rüsselheim. "Menor temperatura significa más confort para el cliente y menor consumo de energía. Éstos son parámetros importantes también para nosotros."

Opel figura entre los pocos fabricantes de automóviles que trabajan parcialmente con techos plásticos. El principal argumento para ello es la reducción de peso y el consiguiente ahorro de energía. "No hay dudas de que el uso de techos plásticos aumentará en el futuro", pronostica Boywitt. "Esto se debe a que permiten ofrecer mayores variantes ya en el modelo básico." La ventaja: la carrocería permanece idéntica, mientras que, por ejemplo, hay una variante de techo plástico cerrada, otra corrediza y otra panorámica. No hay que olvidar aquí el bajo peso y el reducido consumo de combustible resultante. "Además, en nuestros ensayos se pudo, con un proceso de refrigeración diez minutos más breve, emitir 38 gramos menos de CO2. Estro puede calcularse sobre la base del menor consumo de gasolina", explica Clamer. "Este ahorro se refiere sólo a un proceso de refrigeración, y se torna más notorio, por cierto, en régimen continuo o cuando se hacen varias paradas o maniobras de estacionamiento. Con ello, PLEXIGLAS® CoolTouch® puede hacer un aporte a la protección del medio ambiente."