Fundamentos de Estructura y Deformación de Carrocerías: Control y Reparación

Sistemas de Control y Medición en Carrocerías

Sistemas de control: Se utilizan para determinar las deformaciones sufridas por la estructura y así establecer una referencia para su conformado.

Control geométrico: Implica la toma de puntos de referencia, habitualmente en la parte inferior del vehículo.

Planos y Medidas de Referencia

Planos Fundamentales

• Horizontal: Paralelo al suelo.
• Longitudinal: Define la simetría del vehículo.
• Transversal: Perpendicular a los dos anteriores.

Tipos de Medidas

• Directas: Obtenidas mediante instrumentos como metro, cinta métrica, etc.
• Indirectas: Realizadas mediante comparación con cotas o referencias.

Evaluación de la Deformación Sufrida: Se centra en 3 puntos o zonas clave: delantera, central y trasera.

Información para Procesos de Reparación: Incluye medidas, distancias, ángulos, así como la designación y posición de las piezas del vehículo.

Metrología Aplicada a la Carrocería

Metrología: Es la ciencia que estudia los diferentes sistemas de medida y sus unidades.

• Apreciación: La medida más pequeña que un instrumento puede medir de forma fiable.
• Incertidumbre: El error máximo estimado que afecta a una medida (ejemplo: 1m → ±1mm).
• Tolerancia: El margen de error máximo permitido para considerar una medida como aceptable (ejemplo: 100 ±1mm).

Estructura y Componentes de la Carrocería

Bastidor: Componente estructural principal que absorbe los choques y sostiene las partes mecánicas. Generalmente, es más resistente que la parte superior de la carrocería.

Comportamiento de la Carrocería ante Colisión

El comportamiento depende de cada una de las piezas que la integran, considerando:

• Material:
  1. Las carrocerías están formadas por piezas de diferentes materiales que interactúan entre sí.
  2. Cada material presenta unas características y propiedades específicas.
  3. Las propiedades de los materiales de la carrocería marcarán el comportamiento de esta ante un impacto.
• Espesor:
  1. La resistencia de una pieza está relacionada con su espesor.
  2. El espesor varía (+ o -) dependiendo de su función estructural.
  3. Existen piezas que combinan diferentes espesores.
• Forma y Diseño (Garantía Estructural):
  1. Cumplimiento de requerimientos de seguridad y rigidez.
  2. Optimización del comportamiento de las piezas mediante su diseño geométrico.

Aspectos Clave en la Reparación de Carrocerías

1. La carrocería autoportante busca ofrecer máxima resistencia con un mínimo peso.
2. La resistencia de la carrocería se consigue mediante la combinación óptima de la forma de las piezas, el material empleado y el espesor de la chapa.

Secciones Estructurales y Componentes

Sección central (habitáculo): Es una zona diseñada para ser muy rígida, reforzada y resistente al desalineamiento, protegiendo a los ocupantes.

Largueros: Elementos longitudinales diseñados, especialmente en sus extremos (puntas), para deformarse de manera controlada (por ejemplo, doblándose hacia abajo) y absorber energía.

División Funcional de la Estructura

• Sección Central: Máxima resistencia y rigidez.
• Secciones Frontal y Trasera: Diseñadas para la deformación progresiva y absorción de energía.

Dinámica de la Colisión

Comportamiento Secuencial en Colisión

1. Inicio de la colisión: La carrocería tiende a comportarse inicialmente como un bloque compacto y homogéneo.
2. Evolución de la colisión: A medida que el impacto progresa, cada una de las secciones (frontal, central, trasera) actúa de forma más independiente, afectada por su propia masa e inercia.

La parte frontal del vehículo a menudo está diseñada para actuar de forma similar a la quilla de un barco, intentando desplazar los objetos impactados hacia los laterales para mitigar un golpe directo y frontal.

Trayectorias de Disipación de Energía

Existen típicamente 3 trayectorias principales diseñadas para canalizar y disipar la energía de un impacto:

• Carga principal: Absorbe la mayor parte de la energía en los impactos fuertes (generalmente a través de los largueros).
• Carga superior: A través de elementos superiores como aletas y pilares A.
• Carga inferior: A través del subchasis y elementos inferiores.

Definición y Fuerzas en la Colisión

Colisión: Se define como un golpe o impacto entre dos o más cuerpos que sucede en un intervalo de tiempo relativamente corto, durante el cual el movimiento de uno o varios de los cuerpos varía bruscamente debido al intercambio de fuerzas.

Tipos de Fuerzas Implicadas

• Fuerza Exterior: Ejercida por el vehículo u objeto contra el que se colisiona.
• Fuerza Interior: Generada principalmente por la inercia del propio vehículo y sus componentes.

Inercia: Es la tendencia que tiene un cuerpo en movimiento a seguir en movimiento, y un cuerpo en reposo a permanecer en reposo. En una colisión, se manifiesta como una fuerza que se opone al cambio de velocidad (desaceleración). Esta fuerza inercial aumenta si aumenta la masa del vehículo o la magnitud de la desaceleración.

Tipos de Daños Estructurales

• Daños Directos: Son los más evidentes y acusados. Se localizan en la zona inmediata al área de impacto y ocasionan el doblado, rotura o deformación directa de la estructura en dicha zona.
• Daños Indirectos: Son a menudo menos visibles y pueden localizarse lejos de la zona de impacto directo. Son causados por el desalineamiento y la transmisión de esfuerzos entre diferentes secciones de la carrocería que no han estado en contacto directo con la fuerza exterior del impacto.

Transmisión de Fuerzas en la Estructura

Durante una colisión, las fuerzas se transmiten a través de la estructura en varias direcciones. El diseño estructural de la carrocería (la disposición de largueros, traviesas, refuerzos, etc.) es el responsable de cómo se distribuyen y transmiten estas fuerzas. Es importante notar que si la línea de acción principal de la fuerza de impacto pasa por el centro de gravedad del vehículo, los daños y los efectos sobre la dinámica del vehículo tienden a incrementarse.