Diseño de caja basculante con Strenx 960 y Hardox 500 Tuf
Mantella revolucionó el diseño de su innovadora caja basculante Stratosphere implementando una serie de importantes avances de diseño en lo que se refiere al uso de acero de alta resistencia. La empresa ha aprovechado todas las ventajas que ofrecen los materiales de alta tecnología desarrollados y fabricados por el fabricante nórdico de acero SSAB: Hardox 500 Tuf y Strenx 960.
La reducción de peso obtenida, al combinar acero Hardox 500 Tuf resistente a la abrasión en la caja y Strenx 960 Plus en el chasis, es de 510 kg en comparación con el diseño anterior, lo que se traduce en un aumento de la capacidad de carga en 510 kg en cada desplazamiento. Y es precisamente una mayor capacidad de carga lo que buscan prácticamente todos los clientes. El nuevo diseño fue galardonado con el premio Swedish Steel Prize 2018 (fotografía 1).
Reducción de peso que mejora la sostenibilidad
Mantella S.r.l. es una empresa familiar de Lamezia Terme, una localidad ubicada en la provincia de Catanzaro, al sur de Italia. La empresa se ha marcado metas ambiciosas en cuanto al diseño de semirremolques más resistentes y ligeros con una mayor capacidad de carga, que ahorren combustible y reduzcan las emisiones de CO2.
La reducción de emisiones es de gran importancia, ya que el transporte por carretera representa el 17,5% del total de emisiones de gases de efecto invernadero en Europa. Para 2050, estas emisiones tendrán que ser al menos un 60% inferiores a las de 1990 y firmemente encaminadas a lograr el objetivo de cero emisiones.1
“Al reducir el consumo de combustible y las emisiones de CO2 por tonelada y kilómetro, estamos contribuyendo a un mundo más sostenible. Para desarrollar con éxito este remolque ligero, ha sido necesaria la participación de la empresa en su totalidad desde los ingenieros de diseño y producción hasta la dirección y los compradores. Los remolques Stratosphere hacen uso de todas las ventajas que ofrecen las calidades de acero de alta resistencia Hardox 500 Tuf y Strenx 960 de SSAB. Además, nos encontramos en proceso de implementación de soluciones de diseño más resistentes y ligeras en otras series de remolques”, concluye Gregorio Mantella, director de planta de Mantella S.r.l.
Hardox 500 Tuf ahorra 365 kg de peso en la caja
Los remolques Stratosphere de Mantella se presentan con cajas basculantes fabricadas con chapa antidesgaste Hardox 500 Tuf. Esta nueva calidad de Hardox ofrece una vida útil más larga a pesar de que presenta la misma resistencia que Hardox 450, calidad empleada anteriormente.
Gracias a la mayor resistencia al desgaste de Hardox 500 Tuf, Mantella pudo reducir en 1 mm el espesor de la chapa. Esto supone un ahorro medio de 365 kg en la caja.
Esta reducción del espesor es posible gracias al aumento de la dureza combinado con la gran resistencia al desgaste y las indentaciones que caracterizan a la chapa Hardox 500 Tuf. Incluso después de muchos años de uso, el acero seguirá teniendo el espesor suficiente para no comprometer la integridad de la caja.
Hardox 500 Tuf reúne las mejores características de las calidades de acero resistente al desgaste Hardox 450 y Hardox 500. Además, presenta un intervalo de dureza inusualmente estrecho de entre 475 y 505 HBW. La vida útil relativa de Hardox 500 Tuf puede ser hasta un 30-50% superior a la de Hardox 450. Este acero presenta una gran resistencia a las indentaciones y agrietamientos cuando se ve sometido a impactos con objetos afilados y pesados. Hardox 500 Tuf presenta una resistencia a impactos garantizada de 27 J a -20°C y un valor típico de 45 J a -40°C.
Diseño de caja rígida
Al utilizar un material más fino, la caja basculante tiene que diseñarse de un modo que se garantice su rigidez y estabilidad general. Al elevar una caja totalmente cargada con un cilindro hidráulico montado en la parte delantera, la caja está sujeta a tensiones muy altas. Si su diseño no es correcto, podría producirse un pandeo súbito de los laterales.
Para contrarrestar esto, Mantella incorporó varios cambios de diseño tales como la adición de plegados horizontales en los paneles laterales. Esto aporta la rigidez necesaria a toda la caja. También se ha rediseñado el implemento del cilindro hidráulico, los rieles superiores, el bastidor trasero y los pivotes de volteo, para aumentar su rigidez a la torsión (fotografía 1).
Resideño con Strenx 960 para aumentar la productividad y el rendimiento
Mantella desafió las prácticas habituales cuando decidió producir las vigas del chasis mediante un plegado avanzado de un solo fleje plano de Strenx 960. En lugar de fabricar un perfil en I tradicional soldando los alas y el alma de unión, Mantella utilizó el plegado en prensa para producir un perfil en Z sin soldaduras (fotografía 2).
Las cajas basculantes normalmente se utilizan fuera de carretera en condiciones extremadamente exigentes. Además, están sujetas a diferentes casos de carga extremos que resultan difíciles de predecir. La fatiga suele ser normalmente el factor que define los límites de diseño. Mantella ha llevado a cabo un importante trabajo de desarrollo en tecnología de soldadura y ubicación de soldaduras para optimizar la resistencia a la fatiga. Al eliminar los perfiles en I soldados y dejar las alas de la viga intactas sin soldaduras, se pudo aumentar notablemente la resistencia a la fatiga.
Tan ligero como el aluminio con las ventajas del acero
El nuevo chasis del remolque de la serie Stratosphere pesa lo mismo que uno de aluminio pero con la durabilidad, resistencia a la fatiga y ventajas de producción del acero. Los perfiles en Z se producen en la mitad de tiempo que los perfiles en I soldados. Además, la rigidez lateral se ve incrementada en un 10% y la torsional en un 12%.
Al actualizar al acero Strenx 960, Mantella no solo ofrece a sus clientes un chasis que es 145 kg más ligero, sino que además presenta unas excelentes propiedades mecánicas y un mejor rendimiento en carretera.
Ahorro resultante
El remolque Stratosphere se presenta con una caja 365 kg más ligera y un chasis 145 kg más ligero, lo que permite aumentar la capacidad de carga en 510 kg en cada desplazamiento
Puede ahorrar 12.000 litros de combustible y 30 toneladas de CO2 durante 12 años de servicio.2
El vehículo puede ofrecer unas ganancias adicionales de 0,07 euros por kilómetro o de 8.400 euros anuales, y se amortiza en un periodo de 4-5 años.3
1 Agencia Europea de Medio Ambiente
2 120 000 km/año, 75% a plena carga, 47 l/100 km - 25 l/100 km.
3 Informe COMPETE de la Comisión Europea
