Mecánica de Colisiones y Deformación Estructural en Vehículos Automotrices

Comportamiento del Metal ante las Fuerzas de Impacto

La reacción del metal ante una fuerza depende de su estructura granular y se manifiesta en dos comportamientos principales:

• Deformación Elástica (Elasticidad): El metal recupera su forma original cuando desaparece la fuerza aplicada.
• Deformación Plástica (Plasticidad): Cuando se supera el límite elástico, el metal se deforma de forma permanente.

Fuerzas Intervinientes en una Colisión

En una colisión, el cambio brusco de velocidad genera fuerzas de dos tipos:

• Fuerzas Exteriores: Provocadas por el objeto contra el que impacta el vehículo.
• Fuerzas Interiores: Causadas por la inercia de las masas del propio vehículo.

Ejemplos de Interacción de Fuerzas

• En un choque frontal contra un muro, la parte delantera se detiene, mientras el resto del vehículo continúa avanzando, deformando la zona frontal.
• En un impacto trasero a un vehículo parado, la fuerza externa empuja la parte trasera, mientras la inercia del vehículo se opone, generando deformaciones.

Respuesta Estructural del Vehículo

La manera en que la estructura del vehículo gestiona la energía del impacto determina el patrón de daño.

Estructura Muy Resistente a la Deformación (Rígida)

• Golpe Frontal: Si no se deforma ni el vehículo ni el obstáculo, el vehículo rebota en sentido contrario.
• Golpe en un Extremo Frontal: La fuerza concentrada en un lado provoca el giro del vehículo alrededor de su eje.

Estructura Deformable (Programada)

• Golpe Frontal: Se produce una deformación en acordeón, acortándose ambos lados por igual.
• Golpe en un Extremo Frontal: Primero se deforma el lado impactado y el vehículo tiende a girar, aunque menos que en una estructura indeformable.

Factores que Determinan la Deformación

La deformación depende de:

• Ángulo y dirección del impacto.
• Velocidad en el momento de la colisión.
• Zona del vehículo afectada.
• Superficie de contacto.

Efectos de una Colisión en Vehículos Autoportantes (Monocasco)

Los vehículos monocasco tienen una estructura envolvente de chapas de distintos espesores unidas entre sí, que permite una deformación programada y progresiva. Cada sección actúa de forma independiente por la inercia; las más pesadas generan mayores efectos. Se analizan cuatro tipos de colisión:

1. Colisión Frontal

La parte delantera se detiene bruscamente y comienza la deformación del travesaño, aletas, capó y largueros, que suelen desviarse hacia abajo. La suspensión empuja hacia arriba la zona frontal. La sección trasera continúa avanzando por inercia, provocando:

• Elevación de la parte trasera.
• Cierre de huecos de puertas.
• Deformación del techo y del travesaño del parabrisas.

Nota: Este efecto es mayor en vehículos con motor trasero, por su mayor masa en esa zona.

2. Colisión Trasera

Cuando un vehículo es golpeado por detrás, la energía se transmite a la sección trasera del vehículo golpeado, mientras que la inercia de la parte delantera se opone al movimiento. En vehículos con motor delantero:

• La parte trasera suele ser la más dañada. Se deforman el faldón, travesaño trasero, aletas y maletero.
• La sección trasera tiende a desplazarse hacia arriba, mientras la central se resiste, provocando deformaciones opuestas en distintos puntos, llegando incluso a deformar el techo y provocar descentramiento de puertas.

3. Colisión Lateral

Las puertas y el pilar central se deforman primero. La sección central comienza a desplazarse lateralmente, mientras los extremos se resisten. Se produce:

• Acortamiento del lateral impactado.
• Desplazamiento lateral del vehículo.
• Combinación de rotura del metal en la zona central y deformación en los extremos.

4. Colisión con Vuelco

Cada vuelta del vehículo se considera una colisión independiente. El techo suele impactar primero, soportando el peso y la energía del vehículo, deformándose el travesaño del parabrisas y la parte superior. Aunque los daños más visibles están en el techo y laterales, las zonas bajas (largueros, travesaños y suelo) son las que mantienen el descentramiento general de la carrocería.

Efectos de una Colisión en Vehículos con Bastidor (Chasis)

Estos vehículos están formados por:

• Bastidor: Soporta órganos mecánicos y absorbe flexión y torsión.
• Carrocería: Unida al bastidor.

Puede haber colisiones donde la carrocería esté poco dañada, pero el bastidor esté deformado. Las principales deformaciones del bastidor son:

Desviación Lateral

Desplazamiento lateral de los largueros hacia el lado del impacto, con pliegues internos y desajustes de puertas o capó.

Hundimiento

Una zona del bastidor queda por debajo de su cota. Suele producirse en impactos frontales o traseros, con pliegues que pueden desalinear la carrocería aunque no sean visibles.

Aplastamiento

Una sección del bastidor queda más corta de lo especificado, generalmente acompañada de hundimiento. Es típica de colisiones frontales o traseras.

Diamante

Un lado del bastidor se desplaza hacia delante o atrás respecto al otro, descuadrando la carrocería. Suele ir acompañada de aplastamiento y hundimiento, y se produce por impactos fuertes fuera del centro.

Torsión

Un larguero queda más alto y el opuesto más bajo de lo establecido, o hay hundimientos relativos entre zonas. Se produce al subir un bordillo a alta velocidad o en colisiones con vuelco.