Fundamentos de Ingeniería Automotriz: Aerodinámica, Estructuras y Procesos de Fabricación

Procesos de Diseño y Fabricación Vehicular

Fases del Desarrollo del Vehículo

El proceso de desarrollo de un vehículo se estructura en varias etapas clave:

• Concepción
• Diseño
• Creación de maquetas
• Construcción de prototipos
• Pruebas
• Fabricación (que incluye embutición, soldadura, ensamblaje, pruebas finales y la implementación de nuevas técnicas).

Tecnología de Componentes: Tailored Blanks

Los Tailored Blanks (chapas a medida) son componentes de una sola pieza con un diseño complejo que combina aceros de varios espesores, recubrimientos y distintos tipos de resistencias. Su uso permite alcanzar:

• Mayores niveles de seguridad.
• Reducción de peso.
• Mayor precisión.
• Menor tiempo de fabricación.

Aerodinámica Vehicular y Resistencia al Aire

Flujo de Aire Interior

El flujo de aire interior supone aproximadamente el 20% de la resistencia total al aire y es crucial, ya que condiciona tanto el confort climático como el rendimiento del motor. Sus funciones principales son:

• Mantener una temperatura constante.
• Renovar el aire.
• No variar la humedad.
• Compensar la radiación solar.

Flujo de Aire Exterior

El flujo de aire exterior comprende tanto el aire que circula sobre la carrocería como el que discurre entre la misma y el suelo. Este flujo es la principal fuente de resistencia aerodinámica.

El aire puede circular de forma uniforme o generar turbulencias. La resistencia se mide mediante coeficientes:

• CX (Coeficiente de Arrastre Frontal): Resistencia longitudinal.
• CY (Coeficiente de Sustentación Lateral): Resistencia lateral.
• CZ (Coeficiente de Sustentación Vertical): Resistencia vertical (arriba/abajo).

Métodos de Prueba: Túneles de Viento

Los túneles de viento son instalaciones específicas diseñadas para simular las diferentes condiciones de marcha del vehículo y comprobar la reacción aerodinámica de la carrocería. Esto se logra mediante diferentes sensores, como los dinamómetros situados debajo de cada rueda, que miden las fuerzas ejercidas.

Tipos de Túneles de Viento

Sistema Abierto

Este sistema succiona el aire y lo expulsa por el otro extremo, requiriendo un suministro constante de energía para mover la masa de aire.

Sistema Cerrado

En este sistema, la masa de aire, una vez puesta en funcionamiento, solo necesita ser mantenida en circulación. Por lo tanto, se necesita menos energía para su operación continua en comparación con los sistemas abiertos.

Tipologías Estructurales de Vehículos

1. Carrocería y Chasis Separados (Bastidor)

Este es el diseño más antiguo. Sus características principales son:

• Más robusto.
• Mayor peso.
• Elevada rigidez.
• Menor control sobre las zonas de deformación.

Tipos de bastidor:

• Bastidor en escalera
• Bastidor de columna
• Bastidor perimétrico
• Bastidor tubular

2. Plataforma-Chasis

La plataforma portante está constituida por un chasis aligerado formado por la unión, mediante soldadura por puntos, de varias chapas. Esta estructura forma una base fuerte que sirve de soporte tanto para las partes mecánicas como para la carrocería, las cuales se unen al chasis mediante tornillos y soldadura.

3. Estructura Autoportante

Es la tipología más utilizada actualmente. Se basa en el concepto de crear una estructura envolvente constituida por la unión de elementos de diferentes formas y espesores. El objetivo es formar una «caja resistente» que se soporte a sí misma y a todos los elementos mecánicos que se fijen a ella, integrando la función del chasis y la carrocería en una sola unidad.