Estudio Técnico de las Fuerzas y Deformaciones en Colisiones de Vehículos

1. Fuerzas en Colisión

Las fuerzas presentes en una colisión se dividen en dos categorías principales:

• Fuerzas exteriores: Generadas por la interposición de otro objeto en la trayectoria del vehículo.
• Fuerzas interiores: Producidas por la inercia de todos los elementos que componen el coche.

A) Estructura muy resistente a la deformación

• Golpe frontal: Si la energía no es suficiente para deformar la estructura ni el muro, la fuerza aplicada se retransmite al coche, desplazándolo en la misma dirección pero en sentido contrario.
• Golpe en el extremo del frontal: Si la estructura es indeformable, la fuerza de reacción provoca el giro de la estructura.

B) Estructura deformable

• Golpe frontal: Las fuerzas de reacción y acción provocan una deformación en forma de acordeón en la estructura.
• Golpe en el extremo del frontal: Toda la energía se aplica en ese punto, deformando dicho lado y tendiendo a seguir su trayectoria mientras gira la estructura.

La deformación total dependerá de la energía de la colisión y de los siguientes factores:

1. El ángulo y la dirección en que se ha producido el golpe.
2. La velocidad del coche en el momento de producirse la colisión, lo que determinará la intensidad de la fuerza del impacto.
3. La zona del coche que ha intervenido en la colisión, provocando unos efectos u otros.
4. El área de contacto: si en el golpe la superficie es amplia, la deformación se reparte por toda la zona; si se golpea con una columna, los desperfectos son más graves ya que el área es más reducida y la energía es la misma (fenómeno denominado intensidad de esfuerzo).

2. Deformación de la Estructura según la Zona de Golpe

Para analizar las deformaciones, es mejor dividir la carrocería en tres partes: sección delantera, central y trasera. En un choque frontal contra un muro a 50 km/h, la sección delantera se contrae longitudinalmente entre un 30% y un 40%, mientras que la sección central lo hace entre un 1% y un 2%.

Las zonas preparadas para deformarse y absorber energía se denominan zonas fusibles o secciones derrumbables, diseñadas para provocar el menor desperfecto posible.

3. Efectos de la Colisión en un Coche Autoportante

La estructura envolvente está formada por la unión de chapas de diversos espesores, lo que otorga una gran rigidez y facilita la deformación programada. Cada sección actúa como una fuerza individual que resiste cualquier cambio de estado, lo que puede provocar que algunos elementos permanezcan sin deformaciones mientras el resto absorbe el impacto.

a) Colisión frontal

El área que está en contacto con el muro sufre un cambio brusco de velocidad. El resto del vehículo continúa moviéndose en la misma dirección, causando la deformación del área en contacto y comenzando a deformar el travesaño delantero, las aletas, el capó y los largueros, a la vez que se levanta la zona que soporta la suspensión. La sección trasera sigue con inercia hacia adelante, haciendo presión en el techo, lo que suele doblar el travesaño estructural del parabrisas delantero y deformar el techo.

b) Colisión por alcance trasero

Cuando un coche es golpeado por detrás por otro, la masa del primer vehículo se convierte en fuerza activa contra el que circula a mayor velocidad. Se producen deformaciones en ambas carrocerías al transmitir la energía que el coche llevaba. El vehículo golpeado puede ser desplazado. Las zonas delantera y trasera tienen diseñadas áreas de absorción de impactos; la zona más dañada será la sección trasera, deformándose el faldón, el travesaño trasero, las aletas, el maletero y los travesaños.

c) Colisión lateral

En el impacto, el coche parado comienza a deformar sus puertas y el pilar central. El peso total del vehículo parado es la fuerza que se opone al coche que choca contra él. El lateral continúa deformándose cuando la fuerza externa lo empuja; en ese momento, la sección central se mueve en la misma dirección y empieza a acelerar, mientras que los extremos continúan resistiendo. La deformación continúa hasta que el coche resbala lateralmente.

d) Colisión con vuelco

Cuando el coche comienza a rodar, el techo golpea el suelo en una de las esquinas del parabrisas, la esquina del techo, el propio parabrisas, la junta de la viga y la parte central de la carrocería. Esto genera un gran cambio de velocidad, soportando el peso del coche y la energía, lo que provoca grandes desperfectos en el travesaño estructural del parabrisas y en la zona del casco superior.

Debido a la resistencia del travesaño y del pilar central, el desplazamiento producido en esta zona se transmite también a la parte inferior e interior. La parte superior y lateral presentan abolladuras más visibles, mientras que las zonas bajas (como largueros, travesaños y el área del suelo) sufren un descentramiento general.

4. Efectos de la Colisión en un Coche con Bastidor

Está definido por dos estructuras independientes: el bastidor y la carrocería. El bastidor soporta todos los órganos mecánicos, absorbe las fuerzas de flexión y torsión, y es la parte más resistente ante un choque, contando con zonas específicas para absorber energía.

Las principales deformaciones del bastidor son:

• Desviación lateral: Provocada por una colisión lateral que genera un desplazamiento de los largueros respecto a su línea central. El desplazamiento sigue hacia el lado donde se ha producido el choque, generando pliegues y desajustes en el capó.
• Hundimiento: Ocurre cuando un área queda en un plano inferior a la cota establecida debido a un impacto frontal o trasero, provocando pliegues y el desalineamiento de los paneles.
• Aplastamiento: Sucede cuando cualquier sección del bastidor es más corta de lo especificado, viniendo acompañado habitualmente por el hundimiento del bastidor en otro punto.
• Diamante: Deformación en la que un lado del bastidor ha sido desplazado hacia atrás o hacia adelante respecto al otro lado. Esto descuadra la carrocería y genera tanto aplastamiento como hundimiento.
• Torsión: Se produce cuando un larguero está más elevado que las medidas establecidas y el opuesto está más bajo. Suele originarse por un impacto contra un bordillo o mediana a gran velocidad, o bien a consecuencia de un vuelco.